Nghiên cứu vi mạch của Nhật Bản đang bị tụt hậu

Nhật Bản đang đối diện với vấn đề sáng tạo khi đang đang mất ảnh hưởng của mình trong lĩnh vực vi mạch, thậm chí cả lĩnh vực bán dẫn khi nó đang là chìa khóa quan trọng trong thiết bị viễn thông, cảm biến và các thiết bị khác ứng dụng trong kỷ nguyên Internet cho vạn vật (IoT) đang ở buổi bình minh của sự phát triển.

Hội nghị “Symposia” là một hội nghị phức hợp được tổ chức thường niên vì nó thường bao gồm hai hội nghị riêng rẽ.

Hội nghị “Symposium” về công nghệ VLSI tập trung chủ đề vào phát triển vật liệu và công nghệ tấm vi mạch.

Hội nghị “Symposium” về vi mạch VLSI tập trung vào cách mà vi mạch và phần mềm kết hợp cùng nhau để đạt hiệu suất tối ưu trong nhiều ứng dụng.

Tài liệu được trình bài tại hội nghị chuyên đề 2016 là sự đại diện cho công việc đã hoàn thành ở 14 nơi khác nhau trên thế giới.

Nhưng chỉ đơn giản gửi tài liệu đến hội nghị là không đủ để được trình bày vì mội ủy ban sẽ xem xét nghiêm ngặt các tài liệu và lựa chọn tài liệu nào sẽ được đưa vào tài liệu hội nghị.

Đối với hội nghị chuyên đề về công nghệ có 214 tài liệu được nộp và 85 trong số đó (khoảng 40%) được lựa chọn. Đối với hội nghị chuyên đề về vi mạch, 375 tài liệu được gửi đến và 97 tài liệu trong số này (khoảng 26%) đã được lựa chọn.

Các trọng tâm mới

Trong những năm gần đây, chủ đề chính về công nghệ là cạnh tranh trên toàn cầu về chế tạo vi mạch tích hợp với kích thước nhỏ hơn cùng mạch quang có độ rộng quang phổ hẹp hơn.

Nhưng khi mạch quang có kích thước chung quanh 10 nano-mét thì công nghệ thu hẹp nó trở nên rất khó và giá thành phát triển trong lĩnh vực này trở thành một rào cản lớn.

Giờ đây, sự tập trung vào phát triển công nghệ đã thay đổi. Thay vì tập trung việc phủ nhiều hơn các thành phần lên trên cùng bề mặt của tấm bán dẫn thì các nhà phát triển cố gắng lớp hóa các tấm bán dẫn thành mạch tích hợp ba chiều và giảm mạnh điện năng tiêu thụ bằng cách nạp từ tính thay vì nạp điện.

Trong các công ty Nhật Bản sẽ hiện diện ở Hội nghị chuyên đề công nghệ VLSI năm nay, có Toshiba và công ty con của TDK là Headway Technologies ở Mỹ sẽ trình bày hai công nghệ mới nhất về sử dụng từ tính trong công nghệ bộ nhớ là STT-MRAM.

Đối với Diễn đàn Symposium trong lĩnh vực vi mạch, Sony được lựa chọn một trình bày nổi bật về công nghệ cảm ứng ảnh CMOS của hãng để cho phép chụp ảnh chuyển động tốt hơn.

Một số hãng đến từ Nhật Bản khác ở Diễn đàn về vi mạch còn có Toshiba, Hitachi và Viện công nghệ Tokyo, và tất cả đều trình bày về chìa khóa để hiện thực hóa vi mạch trong lĩnh vực Internet cho vạn vật (IoT).

Sự lu mờ của Nhật Bản

Cho dù vẫn còn hiện diện ở Diễn đàn Symposium thường niên, thì sự thật Nhật Bản đã bị Mỹ vượt qua từ năm 2000.

Nếu chỉ xét về các báo cáo tại diễn đàn, Nhật Bản tốt hơn Mỹ từ năm 1981 cho đến năm 1999. Chẳng hạn năm 1990, số báo cáo của Nhật Bản gấp đôi Mỹ. Nhưng tình hình đã thay đổi từ năm 2000, và từ đây thì khoảng cách giữa Mỹ và Nhật Bản ngày càng tăng cho đến năm nay khi số báo cáo của Mỹ đã gấp bốn lần Nhật Bản. Hàn Quốc và Đài Loan (Trung Quốc) với vài năm gần đây mới có thể so sánh với Nhật Bản thì năm nay đã có số lượng báo cáo tương đương với Nhật Bản.

Trong những năm 1990, Mỹ có có những hành động để giảm dần khoảng cách với Nhật Bản bằng cách ra chính sách cấp quốc gia để khuyến khích đầu từ vào ngành công nghiệp bán dẫn. Những đầu tư này rất đáng giá khi Mỹ đã vượt qua Nhật Bản vào năm 2000.

Đối với Hàn Quốc và Đài Loan (Trung Quốc), các nước này đã được lợi trong nửa sau của những năm 2000 khi thu hút những sinh viên trẻ, giỏi tốt nghiệp ở các trường đại học về công nghệ bán dẫn ở Mỹ về nước với sự hậu thuẫn của chính phủ để phát triển ngành công nghiệp bán dẫn.

Cũng trong những năm này, các hãng sản xuất vi mạch của Nhật Bản lại tập trung vào tái cấu trúc và quốc gia này đã chậm lại trong các hoạt động nghiên cứu.

Một kỹ sư đến từ một công ty sản xuất vi mạch hàng đầu Nhật Bản cho hay: “Ngày nay, phát triển các công nghệ trong các lĩnh vực như công nghệ mảng bán dẫn nhỏ đã khó hơn nhiều, ngành công nghiệp bán dẫn Nhật Bản đang lo ngại về những điều sẽ xẩy ra nếu các nhà thiết kế của quốc gia này không có những bước tiến trong lĩnh vực này.”.

Makoto Ikeda, người đến từ Đại học Tokyo và đồng chủ tịch Hội nghị Symposium về vi mạch VLSI, cho biết: “Cho dù vì lý do gì, thì sự đi xuống của Nhật Bản cho thấy họ vẫn chú trọng đến việc sản xuất ra những gì có thể nhìn thấy bằng mắt thường và ít chú trọng đến sản xuất các vi mạch mà rất khó nhìn thấy được.”

Nước Mỹ đã phát triển phần lớn các ứng dụng mới cho bán dẫn trong lĩnh vực Internet cho vạn vật, dữ liệu lớn và trí tuệ nhân tạo.

Điều này đã giải thích tại sao Mỹ đã dẫn đầu hầu hết các chủ đề trình bày tại diễn đàn về thiết kế vi mạch hướng ứng dụng.

Trong tương lai tới đây, ngành công nghiệp bán dẫn của Nhật Bản sẽ chú trọng vào quá trình dịch chuyển tới thiết kế vi mạch là tổ hợp giữa các bộ xử lý và phần mềm.