Thiết kế chip không giống Khoa học Tên lửa… Quy trình này còn hơn cả khó!

Đó là tiêu đề bài viết mới đây được chia sẻ bởi Lien, Wee Liang • Giám đốc – Bộ phận Thiết kế RF tại MediaTek để nói về nghề thiết kế chip trong thực tế hiện nay. TechTimes xin trích dẫn nguyên văn bài viết để bạn đọc tham khảo.

Tiêu đề bài viết là một trong những câu bông đùa phổ biến trong ngành công nghiệp chip. Tôi vẫn nhớ mình đã cười gượng khi đọc được dòng tiêu đề này từ một bài báo online trên Bloomberg cách đây hơn một năm, lúc đó tình trạng khan hiếm chip đang gây nhiều sự chú ý trên toàn cầu. Đây cũng là lần đầu tiên những người quen bắt đầu hỏi tôi rằng tình trạng thiếu chip mà người ta đang nhắc đến ấy, có phải tôi cũng đang làm những thứ như vậy ở MediaTek không, và liệu ô tô thì có cần chip không?

Chắc chắn rồi, thế giới của một nhà thiết kế vi mạch không chỉ là điều hấp dẫn đối với một người bình thường mà còn đối với cả những người đam mê và có tiềm năng đang đánh giá xem có nên tham gia lĩnh vực này hay không. Vì vậy, chúng ta hãy cố gắng nghiên cứu sâu hơn và khám phá một số kiến thức phức tạp liên quan đến lĩnh vực này nhé.

Xử lý độ phức tạp ngày càng tăng trong thiết kế chip

Sự phức tạp ngày càng tăng của các quy trình vi mạch và công nghệ đóng gói chính là tiền đề cho nhiều phát kiến mới quan trọng nhất của nhân loại. Thiết kế chip cũng đóng vai trò quan trọng trong nỗ lực này, giúp hiện thực hóa các ‘Hệ thống trên chip’ (SoC) khác nhau vốn đang được thiết kế ngày một phức tạp hơn. Trong một SoC, các khối mạch thuộc các loại khác nhau đều phải thích ứng tốt với môi trường “chủ đạo kỹ thuật số” với các đặc tính của thiết bị được tối ưu hóa chủ yếu cho các thiết kế kỹ thuật số, mật độ đóng gói cao hơn và cung cấp sub-1V. Điều này tất yếu dẫn đến việc các mạch tương tự phải đối mặt với việc giảm dải động và tăng nhiễu mạch, gây ra các vấn đề về tính toàn vẹn của tín hiệu và khó khăn trong việc đáp ứng các thông số kỹ thuật về hiệu suất. Tuy nhiên, năng suất phải được tối đa hóa bất chấp sự dao động của nguồn điện và nhiệt độ môi trường xung quanh. Ngoài ra, các thiết kế vi mạch RF siêu nhạy cảm với ký sinh trên chip và nhiễu điện từ tạo ra các xung tần số ảnh hưởng đến hiệu suất và gây ra vi phạm các quy định về phát xạ. Để vượt qua những thách thức này, đòi hỏi chúng ta phải có những đổi mới liên tục, cho phép các mạch tương tự/RF cùng tồn tại với mạch kỹ thuật số để cho ra được một SoC có khả năng tích hợp cao.

Làm thế nào để trở thành một nhà thiết kế chip giỏi?

Một nhà thiết kế chip thành công phần lớn đều có xuất phát điểm từ kỹ sư điện hoặc điện tử, với các tính cách đặc trưng sau:

• Liên tục tìm cách cải tiến và đổi mới: Bên cạnh việc tiếp tục phát triển bản thân về mặt chuyên môn, họ còn liên tục tìm cách cải tiến hơn nữa các mạch trong các phiên bản thế hệ mới với hiệu suất tốt hơn và mức tiêu thụ điện năng cũng như chi phí thấp hơn.
• Là người có khả năng giải quyết vấn đề: Thông thường, hiệu suất của chip có thể không khớp với những gì đã được mô phỏng trong giai đoạn thiết kế và các nhà thiết kế được yêu cầu phải tìm ra nguyên nhân gây ra sai lệch. Vì vậy, phân tích nguyên nhân gốc rễ là một kỹ năng cần thiết của một nhà thiết kế chip.

• Tỉ mỉ: Chú ý đến các chi tiết và tránh những sai sót trong thiết kế là rất quan trọng vì việc sửa lỗi có thể khiến công ty mất hàng triệu đô la và mất thời gian quý báu do phải làm lại và chế tạo lại mặt nạ quang khắc.
• Kỹ năng làm việc nhóm tốt: Do sự phức tạp liên quan, một con chip thường được thiết kế bởi một nhóm kỹ sư, và vì vậy tinh thần đồng đội trở nên quan trọng hơn bao giờ hết.

Tại sao các nhà thiết kế chip yêu thích công việc của họ?

Các nhà thiết kế chip hiếm khi đổi nghề, và dưới đây là lý do tại sao:

• Được áp dụng những gì đã được dạy: Các kỹ sư thiết kế có thể áp dụng những gì đã được dạy trong trường đại học của họ: phân tích mạch, thiết kế hệ thống, thiết kế vi mạch kỹ thuật số / analog/ RF, vật lý thiết bị, v.v. Trong nghề này, kiến thức và kinh nghiệm sẽ được trau dồi, và người ta cũng sẽ được khám phá cách sử dụng thực tế của các lý thuyết khác nhau mà họ đã được dạy ở trường.
• Càng ở lâu, bạn càng trở nên có giá trị: Chế tạo chip, là một quá trình tốn kém, là nơi không thể chấp nhận những sai lầm trong thiết kế. Do đó, những người có kinh nghiệm được săn đón để đạt được mục tiêu “một phát ăn ngay”.
• Cảm giác phấn khích khi nhìn thấy những sản phẩm cuối CỦA BẠN được trưng bày trong các cửa hàng: Các kỹ sư thích nhìn thấy chiến tích từ quá trình làm việc khó khăn của họ được trưng bày, là những sản phẩm cuối mà họ có thể cho những người thân yêu của mình xem.
• Một nghề nghiệp với đầy thách thức về mặt kỹ thuật: Sự tiến bộ không ngừng của các công nghệ bán dẫn dẫn đến những thách thức về cái mới cho các nhà thiết kế ngay cả đối với cùng một dòng sản phẩm, phá vỡ sự đơn điệu mà chúng ta vẫn thường thấy ở nhiều công việc khác.

Nghề thiết kế chip

Tôi đã tình cờ thấy biểu đồ Venn cách đây rất lâu và đã cố gắng thuyết phục sinh viên chọn theo nghề kỹ thuật. Như bạn có thể thấy, sơ đồ được minh họa ở trên đây, tôi chỉ thay thế thuật ngữ “Kỹ sư” bằng “Nhà thiết kế chip”:

Các nhà thiết kế chip không nhận được mức lương “khủng” so với một số ngành nghề khác. Tuy nhiên, mong muốn tạo ra các giải pháp sáng tạo giúp nâng cao cuộc sống của mọi người lại mang đến cho họ sự hài lòng trong công việc mà không thể định lượng được bằng tiền, mang đến cho họ sự kết hợp công bằng giữa những gì tốt nhất của tất cả mọi khía cạnh.

Triển vọng thiết kế chip trong khu vực

Trong giai đoạn giãn cách do COVID-19 vào năm 2020, bán dẫn vẫn được xem là một trong những ngành “dịch vụ thiết yếu” và được tiếp tục hoạt động. Trong tương lai gần đến năm 2022, chúng tôi nghe ngóng được rằng một số xưởng đúc có kế hoạch xây dựng các cơ sở tiên tiến ở Singapore. Điều này cho thấy sự phát triển ổn định của ngành công nghiệp bán dẫn ở Singapore nói riêng và trong khu vực nói chung. Từ đó, chắc chắn sẽ thu hút nhiều công ty thiết kế nổi tiếng thành lập các công ty con để hoàn thiện hệ sinh thái. Nhu cầu về các nhà thiết kế chip trong khu vực này rồi cũng sẽ tăng lên.

Kết luận, các nhà thiết kế chip là những người hùng thầm lặng trong hơn 50 năm qua đã đóng góp vào việc hiện đại hóa máy tính, thông tin liên lạc, giao thông vận tải, giải trí và chăm sóc sức khỏe cho mọi người.