Nghiên cứu, phát triển phương pháp thiết kế và chế tạo chip vi xử lý kiểu risc

Nhận thấy sự cần thiết và quan trọng của vấn đề này, Bộ Khoa học và Công nghệ đã chủ trương phát triển đề tài “Nghiên cứu phát triển phương pháp thiết kế và chế tạo chip vi xử lý kiểu RI

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

CHƯƠNG TRÌNH KHCN TRỌNG ĐIỂM CẤP NHÀ NƯỚC

KC.01/06-10

“NGHIÊN CỨU, PHÁT TRIỂN VÀ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG

TIN VÀ TRUYỀN THÔNG”

BÁO CÁO TÓM TẮT KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ VÀ

CHẾ TẠO CHIP VI XỬ LÝ KIỂU RISC

MỤC LỤC

Chương 1   NỘI DUNG MỞ ĐẦU BÁO CÁO TỔNG HỢP ĐỀ TÀI 1  

1.1 BỐI CẢNH HÌNH THÀNH ĐỀ TÀI 1  

1.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 1  

1.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 1  

1.2 XUẤT XỨ ĐỀ TÀI 3  

1.3 SỰ HÌNH THÀNH CỦA ĐỀ TÀI 4  

1.4 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 4  

1.5 ĐĂNG KÝ CHẤT LƯỢNG VÀ KẾT QUẢ KHCN CỦA SẢN PHẨM ĐỀ TÀI 4  

1.5.1 Đăng ký sở hữu trí tuệ 4  

1.5.2 Chứng nhận Quốc tế lõi IP VN8-01 và VN1632-01 (xem chi tiết ở phụ lục 2 của báo cáo này) 5  

1.5.3 Kết quả đào tạo Thạc sĩ và Tiến sĩ 5  

1.6 TÁC ĐỘNG ĐỐI VỚI KINH TẾ XÃ HỘI 5  

1.6.1 Tác động với xã hội 5  

1.6.2 Tính khả thi và hiệu quả kinh tế của đề tài 8  

Chương 2   NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ CHIP VI XỬ LÝ RISC 8 BIT VÀ 16/32 BIT 11  

2.1 CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 11  

2.1.1 Cách tiếp cận: 11  

2.1.2 Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng: 11  

2.1.2.1 Phương pháp nghiên cứu 11

2.1.2.2 Kỹ thuật sử dụng 15

2.2 PHỐI HỢP VỚI CÁC CÁ NHÂN TỔ CHỨC TRONG QUÁ TRÌNH TRIỂN KHAI

16  

2.2.1 Các tổ chức trong nước 16  

2.2.2 Các chuyên gia và tổ chức ngoài nước 16  

2.3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 17  

2.3.1 Danh sách sản phẩm khoa học công nghệ 17  

2.3.2 So sánh VN8-01 với các vi xử lý cùng loại đang phổ biến trên thị trường 18  

2.3.3 So sánh VN1632-01 với các vi xử lý cùng loại đang phổ biến trên thị trường 19   2.3.4 Tính độc đáo và sáng tạo 19  

2.3.5 Nhận định các kết quả đạt được 20  

Chương 3   THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG CÁC ỨNG DỤNG CHO VI XỬ LÝ 8 BIT VÀ 16/32 BIT 21  

3.1 CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21  

3.1.1 Cách tiếp cận 21  

3.1.2 Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng: 21  

3.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 22  

3.2.1 Danh sách sản phẩm khoa học công nghệ 22  

3.2.2 Tính độc đáo và sáng tạo 23  

3.2.3 Nhận định các kết quả đạt được 23  

Chương 4   XÂY DỰNG BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ, GIÁO TRÌNH, HỘI THẢO VÀ BÀI BÁO 24  

4.1 CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24  

4.1.1 Cách tiếp cận 24  

4.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 26  

4.2.1 Danh sách sản phẩm khoa học công nghệ 26  

4.2.2 Tính độc đáo và sáng tạo 27  

4.2.3 Nhận định các kết quả đạt được 27  

Chương 5   KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 28  

5.1 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 28  

5.2 LỢI ÍCH MANG LẠI CỦA KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 29  

5.3 TÍNH KHẢ THI VÀ HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA ĐỀ TÀI 32  

5.4 KIẾN NGHỊ THAY ĐỔI CÔNG NGHỆ SẢN PHẨM CỦA ĐỀ TÀI 34  

MỤC LỤC HÌNH

Hình 1-1 Bản đồ công nghệ vi mạch của thê giới 8  

Hình 2-1 Quy trình thiết kế giai đoạn Front-End 12  

Hình 2-2 Quy trình thiết kế giai đoạn Back-End 14  

Hình 4-1 Kỷ yếu Hội thảo Khoa học Quốc Gia lần thứ 4 25  

Hình 5-1 Bản đồ công nghệ vi mạch của thê giới 32  

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 1-1 Định giá sản phẩm IP của đề tài 9  

Bảng 2-1 Danh sách sản phẩm khoa học công nghệ 18  

Bảng 2-2 So sánh VN8-01 với các vi xử lý cùng loại 19  

Bảng 2-3 So sánh VN1632-01 với các vi xử lý cùng loại 19  

Bảng 3-1 Danh sách sản phẩm khoa học công nghệ 22  

Bảng 4-1 Danh sách sản phẩm khoa học công nghệ 27  

1

Chương 1 NỘI DUNG MỞ ĐẦU BÁO CÁO TỔNG

HỢP ĐỀ TÀI

1.1 BỐI CẢNH HÌNH THÀNH ĐỀ TÀI

1.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Ngành công nghiệp điện tử được hình thành và phát triển từ những năm 40 của thế kỷ 20 cùng với sự ra đời của những transitor đầu tiên Kể từ thập niên

90 đến nay, ngành công nghiệp điện tử (electronics) là một trong những ngành công nghiệp lớn nhất trên thế giới Ngành công nghiệp này có vai trò trực tiếp dẫn đến sự bùng nổ về kinh tế trong những nước phát triển (Mỹ, Nhật, Hàn Quốc…) và được chia thành các ngành công nghiệp nhỏ như: ngành công nghiệp vi mạch (semiconductor industry), ngành máy tính và thiết

bị lưu trữ (computing and storage devices industry), ngành viễn thông (telecommunication industry), ngành điện tử dân dụng (consumer electronics)

Trong lĩnh vực thiết kế vi mạch, hướng thiết kế vi xử lý là một hướng mang lại nhiều lợi nhuận nhất, vì vi xử lý là thiết bị xử lý trung tâm trong hầu hết các hệ thống điện tử Nhiều công ty xây dựng và phát triển dòng vi xử lý của riêng mình với những đặc trưng khác nhau Trong các dòng vi xử lý được sử dụng phổ biến trên thế giới hiện nay, có thể kể đến các dòng vi xử lý sau: PIC của công ty Microchip, AVR của Atmel, ARM của công ty ARM Ltd, DEC Alpha, PA-RISC của HP, SPARC của Sun Microsystem, MIPS của MIPS Technologies, và PowerPC của IBM…

1.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Trong khi đó ngành thiết kế vi mạch của Việt Nam còn rất non trẻ và chưa chiếm được một chút thị phần nào trong ngành thiết kế vi mạch của thế giới Các công ty trong nước chủ yếu tập trung vào việc lắp ráp hoặc ứng dụng các

Lý RISC 8-bit SigmaK3 Trên cơ sở đó, nhóm nghiên cứu đã tiếp tục nghiên cứu cải tiến nhằm tạo ra VN8-01, một kiến trúc mới hoạt động ổn định ở tốc

độ cao hơn, nhiều tính năng mới được thêm vào Kiến trúc này là nền tảng để xây dựng và phát triển một dòng vi xử lý có tính thương mại mang thương hiệu Viêt Nam

Ngành công nghệ bán dẫn Việt Nam còn quá non trẻ nếu không muốn nói là mới bắt đầu Mặt khác, chúng ta không thể bỏ qua ngành công nghệ bán dẫn

vì đây là ngành có lợi ích kinh tế lớn, giá trị gia tăng cao Bằng chứng lịch sử

đã cho thấy ngành này đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy kinh tế của các nước cường quốc như Mỹ, Nhật, Hàn Quốc nó không những tự đem lại thu nhập cho quốc gia mà cũng là yếu tố quan trọng để giúp các ngành khác của điện tử như điện tử dân dụng, công nghệ thông tin tăng hiệu quả kinh tế

Riêng ở Việt Nam trong 5 năm trở lại đây ở các thành phố lớn như TP Hồ Chí Minh, Hà Nội và Đà Nẵng đã có nhiều công ty thiết kế vi mạch hoặc liên quan đến vi mạch đầu tư như Intel, SDS, Renesas, Applied Micro VietNam nhưng chủ yếu các công ty này thực hiện việc outsourcing cho nước ngoài hay lắp ráp hoặc ứng dụng các chip có sẵn

3

Trước làn sóng này chúng ta phải có giải pháp toàn diện thúc đẩy nó Trong

đó yếu tố quan trọng là vấn đề làm chủ công nghệ và nguồn nhân lực vi mạch Không giải quyết được yêu cầu nguồn nhân lực, chúng tôi tin rằng các công ty

sẽ gặp khó khăn khi triển khai dự án đầu tư tại Việt Nam và tình huống xấu nhất là họ sẽ rút khỏi Việt Nam mà điều này sẽ có tác hại rất lớn đối với bức tranh kêu gọi đầu tư của nước ta

1.2 XUẤT XỨ ĐỀ TÀI

Trong lĩnh vực thiết kế vi mạch, vấn đề cốt lõi là phải làm chủ được công nghệ thiết kế, đặc biệt là làm chủ các lõi vi xử lý Khi thiết kế các vi mạch chuyên dụng, lõi vi xử lý sẽ được tích hợp vào bên trong kết hợp với các ngoại vi khác để tạo thành mạch chuyên dụng theo yêu cầu đặt ra Một cách khác để thực hiện các vi mạch chuyên dụng là mua license từ các hãng thiết

kế nổi tiếng như Microchip, ARM, MIPS rồi phát triển dựa trên nền tảng

đó, nhưng khó khăn của phương án này là phải bỏ ra một số tiền rất lớn để mua license và chúng ta không thể tự thay đổi thiết kế cho phù hợp với yêu cầu của vi mạch chuyên dụng

Trước tình hình phát triển mạnh mẽ của ngành thiết kế vi mạch trên thế giới, Việt Nam vẫn chưa hề nắm được công nghệ thiết kế (cả vi xử lý 8-bit và 32- bit) Nhận thấy sự cần thiết và quan trọng của vấn đề này, Bộ Khoa học và Công nghệ đã chủ trương phát triển đề tài “Nghiên cứu phát triển phương pháp thiết kế và chế tạo chip vi xử lý kiểu RISC” để xây dựng nền tảng ban đầu cho nền công nghiệp thiết kế vi mạch tại Việt Nam

Đề tài này được tiến hành dựa trên nền tảng đề tài ươm tạo Công nghệ

“Nghiên cứu thiết kế lõi IP và chế tạo thử nghiệm chip 8-bit RISC SigmaK3”

đã được Hội đồng Khoa học Cấp ĐHQG HCM đánh giá xuất sắc và nghiệm thu vào ngày 28/12/2007

4

1.3 SỰ HÌNH THÀNH CỦA ĐỀ TÀI

Từ những bối cảnh và xuất xứ của đề tài, chúng tôi cho rằng việc nghiên cứu

thiết kế làm chủ được công nghệ vi xử lý 8bit và 32bit là rất cần thiết Bên

cạnh đó chúng tôi cũng xây dựng bài giảng điện tử, giáo trình cả phần lý

thuyết và thực hành nhằm phục vụ đào tạo nguồn nhân lực vi mạch phục vụ

các dự án đầu tư của các công ty chuyên ngành thiết kế vi mạch như: Intel, Renesas, Altera, IBM, Canon

¾ Xây dựng bài giảng điện tử, giáo trình cả phần lý thuyết và thực hành phục

vụ đào tạo chuyên viên điện tử phục vụ các dự án đầu tư của các công ty chuyên ngành thiết kế vi mạch như: Intel, Renesas, Altera, IBM, Canon )

1.5 ĐĂNG KÝ CHẤT LƯỢNG VÀ KẾT QUẢ KHCN CỦA SẢN PHẨM ĐỀ TÀI

1.5.1 Đăng ký sở hữu trí tuệ

Chúng tôi đã tiến hành đăng ký quyền Sở hữu trí tuệ cho 2 sản phẩm (xem chi tiết ở phụ lục 1 của báo cáo này):

- Vi xử lý 8 bit RISC VN8-01

- Vi xử lý 16/32 bit VN1632-01

5

1.5.2 Chứng nhận Quốc tế lõi IP VN8-01 và VN1632-01 (xem chi tiết ở phụ lục 2 của báo cáo này)

- Chúng tôi đã đăng ký chất lượng quốc tế của tổ chức OCP-IP cho:

+ Lõi soft IP cho vi xử lý 8 bit RISC VN8-01

- Chúng tôi đã có chứng nhận của MOSIS cho:

+ Lõi hard IP công nghệ 0.25um cho vi xử lý 8bit RISC VN8-01

+ Lõi hard IP công nghệ 0.13um cho vi xử lý 32bit RISC VN1632-01

1.5.3 Kết quả đào tạo Thạc sĩ và Tiến sĩ

Thông qua đề tài chúng tôi đã đào tạo được 2 Thạc sĩ và 1 Nghiên cứu sinh

1 ThS Ngô Quang Vinh

2 ThS Nguyễn Minh Chánh

3 NCS Nguyễn Thế Đại Dương

Chú thích: Toàn bộ giấy xác nhận của các Thạc sĩ và Nghiên cứu sinh nêu

trên được đính kèm ở Phụ lục 3 của theo bản tóm tắt này

1.6 TÁC ĐỘNG ĐỐI VỚI KINH TẾ XÃ HỘI

1.6.1 Tác động với xã hội

- Đề tài này là một đề tài nối tiếp theo đề tài vườn ươm công nghệ “Nghiên cứu thiết kế lõi IP và chế tạo thử nghiệm chip 8-bit RISC SigmaK3” nhưng thật ra đứng về mặt kỹ thuật, cả hai chip vi xử lý VN8-01 và VN1632-01 đều vượt lên hẳn so với SigmaK3 Nếu như SigmaK3 được thiết kế dựa trên kiến trúc và tập lệnh vi xử lý PIC của hãng Microchip thì

vi xử lý VN8-01 và VN1632-01 hoàn toàn do Việt Nam làm chủ công nghệ từ kiến trúc thiết kế, tập lệnh và trình biên dịch Bên cạnh đó, khi thực hiện thiết kế chip SigmaK3, đội ngũ kỹ sư của ICDREC chỉ gồm khoảng 15 người chưa có nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực thiết kế vi mạch, cần sự hỗ trợ tư vấn về kỹ thuật từ phía các chuyên gia của

6

Synopsys; khi thiết kế VN8-01 và VN1632-01, đội ngũ kỹ sư của ICDREC đã phát triển lực lượng đến hơn 40 người (tính đến thời điểm bắt đầu thực hiện đề tài – hiện nay, lực lượng ICDREC gồm 80 người), hoàn toàn làm chủ được công nghệ, không còn phụ thuộc vào các chuyên gia của Synopsys nữa Đây chính là cột mốc để từng bước vững chắc xây dựng nền tảng vi mạch Việt Nam cả về số lượng lẫn chất lượng

- VN8-01 và VN1632-01 là hai sản phẩm cao cấp trong lĩnh vực vi xử lý RISC, mang tính đột phá về mặt kỹ thuật đối với ngành thiết kế vi mạch Việt Nam Sản phẩm tạo ra về mặt kỹ thuật ngang tầm với các sản phẩm thương mại trên thế giới

- Việc các sản phẩm của đề tài được tham gia vào thị trường thương mại IP của thế giới trên hai sàn giao dịch lớn nhất là ChipEstimate và Design and Reuse đã mở ra một ngành công nghiệp mới tại Việt Nam Đây là một ngành công nghiệp có nhiều ưu điểm, là khuynh hướng mà một số công ty

vi mạch trên thế giới đang hướng theo Ưu điểm của khuynh hướng này là các đơn vị hoạt động trong lĩnh vực này chỉ cần đầu tư phần mềm thiết kế

và tận dụng nguồn nhân lực công nghệ cao Về mặt xã hội, các đơn vị hoạt động trong lĩnh vực thiết kế vi mạch có thể chuyển giao, chia sẻ các

IP cho nhau nhằm kế thừa được tri thức của nhân loại, rút ngắn thời gian đưa ứng dụng vào cuộc sống, cung cấp những sản phẩm tốt nhất và nhanh nhất cho xã hội, là một ngành công nghiệp xanh, không gây ô nhiễm môi trường

- Với từng bước phát triển của nền công nghiệp vi mạch của Việt Nam, các tập đoàn, công ty vi mạch của thế giới đã nhận thấy được tiềm năng của thị trường công nghiệp vi mạch tại Việt Nam, một số công ty đã và đang tiến hành đặt trung tâm R&D tại Việt Nam như Applied Micro, Renesas, Qualcomm, Analog Devices, Intel, Silicon Design Solutions Điều này

- Song song với sự phát triển của các công ty vi mạch nước ngoài tại Việt Nam, các công ty của Việt Nam cũng bắt đầu nhận ra tiềm năng của công nghiệp vi mạch, cũng như nguồn lợi nhuận khổng lồ từ lĩnh vực này, bên cạnh các công ty fabless như VSMC, TECAPRO, Viettel, Tổng Công ty Công nghiệp Sài Gòn cũng đề nghị kết hợp với ICDREC để đề xuất thành lập nhà máy chế tạo vi mạch Khi đó, công nghiệp vi mạch Việt Nam sẽ thực hiện được toàn bộ các công đoạn từ đầu đến cuối để sản xuất ra vi mạch thành phẩm để cung cấp cho thị trường trong và ngoài nước, hoàn toàn làm chủ công nghệ, không bị phụ thuộc vào các công ty nước ngoài

- Những sản phẩm của đề tài cũng nhằm mục đích phục vụ cho các chương trình an ninh quốc phòng của quốc gia và các dòng sản phẩm chuyên dụng khác, giúp phát triển đa dạng các sản phẩm nhằm phục vụ cho nhu cầu của xã hội

8

Hình 1-1 Bản đồ công nghệ vi mạch của thê giới

- Chúng ta đã làm chủ công nghệ 0.25um (chip SigmaK3, VN8-01) và hiện tại chúng ta đã đạt công nghệ 130 nm với chip Vi xử lý 32 bit VN1632-

01 Với nỗ lực nghiên cứu không mệt mỏi của đội ngũ kỹ sư trẻ của ICDREC, với mong muốn rút ngắn khoảng cách về công nghệ với các nước trên thế giới, ICDREC đã tìm hiểu và mạnh dạn thiết kế vi xử lý VN1632-01 ở công nghệ 130 nm Đây cũng là công nghệ tiên tiến mà Trung Quốc đang làm chủ để sản xuất vi mạch

1.6.2 Tính khả thi và hiệu quả kinh tế của đề tài

- Khi đề tài chưa nghiệm thu chúng tôi đã ứng dụng sản phẩm của đề tài thực tế thông qua 2 hợp đồng với tập đoàn Hòa Phát và Tổng công ty Bảo đảm An toàn Hàng Hải 2 Hiện nay, chúng tôi đang chuẩn bị tiếp phase 2 với Tổng công ty Bảo đảm An toàn Hàng Hải 2 Tính về giá thành cũng như chất lượng sản phẩm, những sản phẩm đang nghiên cứu đã được đối tác đánh giá rất cao và mong muốn hợp tác lâu dài trong tương lai

9

- Từ những so sánh về tính năng với các dòng chip cùng loại, dựa trên những chi phí đầu tư của nhà nước, dựa vào sự tư vấn của các chuyên gia định giá nước ngoài trong cũng lĩnh vực kinh doanh lõi IP, ICDREC đã thành lập đội ngũ về sở hữu trí tuệ và định giá các sản phẩm lõi IP từ những sản phẩm của đề tài Cụ thể như sau:

Bảng 1-1 Định giá sản phẩm IP của đề tài

- Chúng tôi cũng đã liên hệ với một số hãng như ARM và MIPS để tìm hiểu giá của một số sản phẩm có đặc tính kỹ thuật tương đương với sản phẩm của đề tài:

o Hãng ARM đã chào giá sản phẩm của lõi IP ARM7 của họ với giá 2 triệu đô la Mỹ cho bản quyền sử dụng trong 2 năm, lõi IP ARM9 là 5 triệu đô la Mỹ trong 2 năm Giá trên chỉ là giá để cung cấp lõi IP dưới dạng hộp đen (back box), điều này có nghĩa là người mua chỉ sử dụng được tính năng của lõi theo bản hướng dẫn của nhà cung cấp mà không thể sửa đổi được nội dung bên trong, người dùng cũng không làm chủ

10

được công nghệ thiết kế Bên cạnh việc bỏ tiền để được cấp quyền sử dụng này, hãng ARM còn tính tiền trên mỗi sản phẩm làm ra có sử dụng lõi ARM là từ 2 đến 3 cent

o Một hãng khác là MIPS Technologies cũng đưa ra giá sử dụng kiến trúc tập lệnh (instruction set architecture, ISA) của VLX MIPS trong vòng 5 năm là 5 triệu đô la Mỹ

11

Chương 2 NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ CHIP VI XỬ

LÝ RISC 8 BIT VÀ 16/32 BIT

2.1 CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1.1 Cách tiếp cận:

Nội dung nghiên cứu này gồm 2 phần chính:

Nghiên cứu, hoàn thiện thiết kế, và chế tạo thử nghiệm chip vi xử lý RISC 8 bit VN8-01 từ chip vi xử lý 8-bit đã phát triển ở công nghệ 0,25um

Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thử nghiệm chip vi xử lý RISC 16/32 bit VN1632-01 ở công nghệ 0,25um

- Ở phần 1 là đề tài nâng cấp từ đề tài ươm tạo công nghệ, chúng tôi đã có nhiều kinh nghiệm trong việc thiết kế vi xử lý RISC 8 bit nên chúng tối đã tận dụng các kinh nghiệm này trong khi triển khai nội dung phần này

- Ở phần 2, thông qua mối quan hệ hợp tác với ARM Chúng tôi đã mời các chuyên gia của ARM qua giảng dạy về cấu trúc ARM tại ICDREC

2.1.2 Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng:

2.1.2.1 Phương pháp nghiên cứu

Quy trình thiết kế VN8-01 và VN1632-01 tuân thủ chặt chẽ theo quy trình thiết kế số chuẩn mực của thế giới Chúng tôi sử dụng gói phần mềm của công ty Synopsys Các thiết kế số thường được thực hiện qua 2 giai đoạn: Front-End và Back-End Vì thế cụ thể chúng tôi sẽ chia làm 6 nhóm, 3 giai đoạn thiết kế chính:

™ Giai đoạn Front-end:

12

Giai đoạn Front-End thường được gọi là giai đoạn “Early Physical Design” hay đơn giản hơn là giai đoạn “Design” Sản phẩm cuối cùng của giai đoạn Front-End là netlist ở mức cổng (sau tổng hợp) Nhóm đề tài đã thực hiện theo trình tự sau:

Hình 2-1 Quy trình thiết kế giai đoạn Front-End

Bước 1: System Specification

Từ yêu cầu của dự án, bước đầu tiên là phân tích nhằm thiết lập đặc tả hệ thống (System Specification) Đặc tả hệ thống bao gồm luồng dữ liệu {Data Flow}; định thời {Timing}; sơ đồ chân; Mô tả từng khối chức năng, kết nối giữa các khối với nhau…

Bước 2: Function design

Bước tiếp theo là lập trình chức năng cho từng khối chức năng, còn được gọi

là viết RTL code, sử dụng các ngôn ngữ mô tả phần cứng như là Verilog, VHDL …

Bước 3: Logic design

13

Dùng phần mềm Leda để kiểm tra cú pháp (Syntax) của RTL code và các luật (Rule) để quá trình tổng hợp thiết kế (Synthesize Design) được tối ưu – Quá trình này gọi là “Logic Design” Đồng thời dùng VCS kiểm tra ở mức RTL Code chức năng của từng khối chức năng, nếu phát hiện lỗi quay lại thực hiện bước 2

Bước 4: Logic verification

Kết nối các khối chức năng lại với nhau và dùng VCS mô phỏng kiểm tra chức năng của toàn bộ chip (chip level) ở mức RTL

Bước 5: Circuit Design

Dùng phần mềm tổng hợp DC (Design Compiler) để tổng hợp thiết kế (Synthesize Design) – Quá trình này gọi là “Circuit Design” Sau đó, ta sẽ dùng VCS kiểm tra ở mức Netlist (Circuit Verification) chức năng của toàn

bộ hệ thống (Chip Level), nếu phát hiện lỗi sẽ quay trở lại thực hiện bước 2 Sản phẩm cuối cùng của giai đoạn Front-End là netlist ở mức cổng của thiết

kế File netlist này sẽ được chuyển giao cho nhóm Back-End thực hiện layout

™ Giai đoạn Back-end

Giai đoạn “Back-end” còn gọi là giai đoạn “Physical Design” hay đơn giản hơn là giai đoạn “Layout” Sản phẩm cuối cùng của giai đoạn Back-End là file GDSII có thể đưa đi sản xuất chip ở nhà máy

Phần Layout được thực hiện trình tự 6 bước như sau:

Design & Timing Set up: Tạo thư viện thiết kế và starting cell từ thư viện chuẩn của nhà sản xuất kết hợp với file netlist và ràng buộc timing từ front_end

Floorplanning: Xác định diện tích lõi thiết kế, tạo các pad nguồn,đặt các IO pads và các macro cell (nếu có), định hướng sắp xếp các macro cell hợp lý, tạo lưới power, xác định việc đặt các khối đã routing trước đó…

Placement: Thực hiện việc đặt các cell trong bản floorplaning với mục tiêu không vi phạm congestion và timing, xử lý các yêu cầu auto_place các cell, thực hiện phân tích tối ưu sau khi auto_placement

15

Clock tree synthesis: Thiết lập các thông số cho việc tổng hợp clock, xác định cây clock ẩn các điểm đầu cuối để có những thay đổi cần thiết Kiểm soát các ràng buộc và các mục tiêu về timing sử dụng để tổng hợp cây clock Phân tích timing và các thông số kỹ thuật của clock sau khi tổng hợp

Routing: Thực hiện nối dây các cell một cách tự động theo đúng rule công nghệ của nhà sản xuất chip.Tiến hành phần tích timing và các hiệu chỉnh tối

- ICDREC phối hợp cùng với Đại học Khoa học Tư nhiên TpHCM thực hiện

bộ phần mềm phát triển cho chip vi xử lý RISC 8bit VN8-01

2.2.2 Các chuyên gia và tổ chức ngoài nước

Đề tài được sự tài trợ về kỹ thuật và công nghệ của nhiều chuyên gia của các hãng lớn trên thế giới như:

- Tiến sĩ Trần Thắng chuyên gia của hãng Texas Instruments, là người chủ

sở hữu trí tuệ của nhiều thiết kế liên quan đến cấu trúc CPU và hệ thống Bus, đã sang Việt Nam vào ngày 10 tháng 08 năm 2009 để hỗ trợ nhóm nghiên cứu đề tài về “Kiến Trúc Vi xử lý 32 bit – RISC” Đây là một khóa học nhằm nâng cao kiến thức, kỹ thuật cũng như nâng cao trình độ thiết

kế lõi IP, đặc biệt là thiết kế hệ thống CPU với các tính năng mới của CPU (CPU’s advanced features training)

- Chuyên gia người Mỹ William Hohl và Joe Bungo của công ty ARM Limited đã đến Việt Nam vào ngày ngày 13 tháng 6 năm 2009 trình bày cấu trúc ARM (Acorn RISC Machine) - một loại cấu trúc vi xử lý 32-bit kiểu RISC được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị cầm tay

- Tiến sĩ Phạm Năng Tùng của hãng Qualcomm đã sang Việt Nam để giúp nhóm thực hiện khâu phân tích hệ thống và viết RTL code Tiến sĩ Phạm Năng Tùng cũng sẽ mở một khóa đào tạo kỹ năng viết RTL code cho nhóm dự án

17

Các công ty và những cá nhân nói trên hỗ trợ trên tinh thần giúp đỡ đại học nói riêng, không đặt vấn đề chia xẻ quyền sở hữu trí tuệ

2.3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

2.3.1 Danh sách sản phẩm khoa học công nghệ

Thông qua nội dung “Nghiên cứu và thiết kế chip vi xử lý RISC 8 bit và 16/32 bit” chúng tôi đã đạt được các sản phẩm sau:

03

Lõi hard IP với công nghệ 0,25um cho vi xử lý

8 bit RISC VN8-01 dùng cho ASIC

01 Đạt được các tiêu chí

kỹ thuật đã đăng ký trong thuyết minh

06

Lõi hard IP với công nghệ 0,13um cho vi xử lý

16/32 bit RISC VN1632-01 dùng cho ASIC

01 Đạt được công nghệ

0,13um cao hơn công nghệ đã đăng ký trong

08

Chip vi xử lý VN8-01

20 Đạt được các tiêu chí

kỹ thuật đã đăng ký trong thuyết minh

Bảng 2-1 Danh sách sản phẩm khoa học công nghệ 2.3.2 So sánh VN8-01 với các vi xử lý cùng loại đang phổ biến trên thị trường

(ATMEL)

PIC16C67 (MicroChip)

VN8-01 (ICDREC)

Bộ nhớ chương trình 8K x 8 bit 8K x 14 bit 32K x 14 bit

Bộ nhớ dữ liệu 256 x 8 bit 368 x 8 bit 512 x 8 bit

I/O PORTs TIMERs WATCHDOG USART CCP SSP PSP INTERRUPT

I/O PORTs TIMERs WATCHDOG USART CCP INTERRUPT

19

Bảng 2-2 So sánh VN8-01 với các vi xử lý cùng loại 2.3.3 So sánh VN1632-01 với các vi xử lý cùng loại đang phổ biến trên thị

trường

Kiến trúc RISC Harvard, pipeline 5

tầng

RISC Harvard, pipeline 5 tầng

Cấu trúc bus Bus chương trình và bus bộ

nhớ tách rời

Bus chương trình và bus bộ nhớ tách rời

Tập thanh ghi 32 thanh ghi 32 thanh ghi

Bộ nhân Thực hiện bằng phần cứng Thực hiện bằng phần cứng

Bộ nhớ Cache 8Kbytes I-Cache

8Kbytes D-Cache

4Kbytes I-Cache 1Kbytes D-Cache

Bus Interface Bus AMBA Bus hệ thống

- Chúng tôi đã đăng ký chất lượng quốc tế của tổ chức OCP-IP cho:

+ Lõi soft IP cho vi xử lý 8 bit RISC VN8-01

- Chúng tôi đã có chứng nhận của MOSIS cho:

+ Lõi hard IP ứng với công nghệ 0,25um cho vi xử lý 8bit RISC

- Ngoài ra, có một thay đổi về tổ chức cấp giấy chứng nhận cho lõi IP

VN8-01 đã được Ban chủ nhiệm chương trình KC-VN8-01 thông qua và cho phép chuyển thành tổ chức OCP-IP

- Theo như hợp đồng đã ký chúng tôi sẽ thực hiện sản phẩm chip Vi xử lý 32bit VN1632-01 ở công nghệ 0,25um Nhưng trong quá trình nghiên cứu nhóm đã quyết định chuyển sang công nghệ cao hơn là 0.13um

- Ngoài ra chúng tôi đã triển khai thêm một phần công việc không có trong

đề tài đó là: Bộ phần mềm phát triển cho chip vi xử lý RISC 8-bit

VN8-01

Bên cạnh đó, chúng tôi dựa trên thực tế 4 ứng dụng quang báo, remote TV, Kit thí nghiệm 8 bit và 16/32 bit (3 cho vi xử lý 8 bit và 1 cho vi xử lý 16/32 bit) đã có trên thị trường nhưng được thiết kế và thi công bằng các họ vi xử lý khác Vì thế, việc thay thế bằng vi xử lý VN8-01 và VN1632-01 do ICDREC thiết kế nhằm khẳng định tính năng kỹ thuật và hoạt động sản phẩm đề tài

3.1.2 Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng:

¾ Giai đoạn phát triển ứng dụng

+ Nhóm Hệ thống nhúng: nhóm này chịu trách nhiệm thực hiện các ứng dụng nói trên bằng lõi vi xử lý nạp trên chip FPGA ngay từ khi giai đoạn thiết

kế front-end và sau khi có chip mẫu từ nước ngoài đưa về, chúng tôi sẽ thay thế FPGA bằng chip mẫu Như vậy, chúng tôi đã rút ngắn được thời gian thực hiện các ứng dụng trên chip và mặt khác nhóm cũng có những sản phẩm ứng dụng bằng FPGA

+ Nhóm ứng dụng: nhóm này chịu trách nhiệm thực hiện việc nghiên cứu

và thiết kế các ứng dụng cho chip VN8-01 và VN1632-01 Những ứng dụng nói trên sẽ được nhóm này thực hiện với yêu cầu tận dụng tối đa các tính năng của vi xử lý VN8-01 và VN1632-01

22

+ Nhóm Thiết kế PCB: nhóm này chịu trách nhiệm thiết kế và vẽ các mạch in của các sản phẩm ứng dụng Các sản phẩm ứng dụng này sẽ được thực hiện nhỏ gọn trên các mạch in từ 6 đến 8 lớp

3.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.2.1 Danh sách sản phẩm khoa học công nghệ

Thông qua nội dung “Xây dựng một số ứng dụng cho vi xử lý RISC 8 bit VN8-01 và RISC 16/32 bit VN1632-01” chúng tôi đã đạt được các sản phẩm sau:

02

Remote TV đa năng dùng vi xử lý VN8-01

01 Đạt được các tiêu chí

kỹ thuật đã đăng ký trong thuyết minh

03

Kit thí nghiệm vi xử lý VN8-01

01 Đạt được các tiêu chí

kỹ thuật đã đăng ký trong thuyết minh

04

Kit thí nghiệm vi xử lý VN1632-01

01 Đạt được các tiêu chí

kỹ thuật đã đăng ký trong thuyết minh

Bảng 3-1 Danh sách sản phẩm khoa học công nghệ

23

3.2.2 Tính độc đáo và sáng tạo

- Ba ứng dụng đầu của vi xử lý 8 bit (quang báo, remote TV, KIT thí nghiệm ) thực ra là những thiết bị thường thấy và thông dụng nhưng điều quan trọng đây là những sản phẩm đầu tiên sử dụng vi xử lý made in Việt Nam.

- Bên cạnh đó ứng dụng “KIT thí nghiệm vi xử lý 16/32 bit RISC 01” là một triển vọng lớn về mặt thương mại vì đây là KIT thí nghiệm đa năng.

VN1632-3.2.3 Nhận định các kết quả đạt được

- Các sản phẩm đã nêu ở mục 3.2.1 đã hoàn thành đúng tiêu chí kỹ thuật đã đăng ký trong thuyết minh Số lượng sản phẩm đầy đủ theo như đã đăng

ký

- Ngoài ra chúng tôi đã triển khai thêm một phần công việc không có trong

đề tài đó là: Ứng dụng VN8-01 trong hệ thống giám sát và kiểm soát báo hiệu hàng hải từ xa

24

Chương 4 XÂY DỰNG BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ, GIÁO

TRÌNH, HỘI THẢO VÀ BÀI BÁO

4.1 CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

4.1.1 Cách tiếp cận

Ở phần nội dung nghiên cứu này gồm 3 phần chính:

- Xây dựng bài giảng điện tử, giáo trình cả phần lý thuyết và thực hành phục vụ đào tạo chuyên viên điện tử phục vụ các dự án đầu tư của các công ty chuyên ngành thiết kế vi mạch như: Intel, Renesas, Altera, IBM, Canon ).

- Báo cáo phân tích các phương pháp thiết kế và chế tạo bộ vi xử lý RISC

- Bài báo về chip Vi xử lý 8 bit RISC VN8-01 và chip Vi xử lý 16/32 bit RISC VN1632-01

Dựa trên kết quả của đề tài, chúng tôi đã xây dựng chương trình đào tạo về thiết kế vi mạch nhằm đào tạo cho các giảng viên, sinh viên từ các trường đại học trong cả nước hướng đến cung cấp nguồn nhân lực cho các công ty hoạt động trong lĩnh vực vi mạch tại Việt Nam

Ở phần thứ hai của nội dung nghiên cứu chương này, chúng tôi cũng đã tổ chức hội nghị “Solid State System Symposium – VLSI & Related Technologies (4S-2010)” diễn ra vào hai ngày 17- 18 tháng 6 năm 2010 tại Việt Nam Thông qua hội nghị này nhóm nghiên cứu cũng đã có hai bài báo với chủ đề ứng dụng VLSI (VLSI Application) là:

1 "The Architecture of a Vietnamese 32-bit RISC Microprocessor, the VN1632" của Hầu Nguyên Thanh Hoàng

2 “The VN801 Chip Verification Environment Using Verilog and C” của Phan Thanh Hùng

25

Ở phần thứ ba của nội dung nghiên cứu, nhóm nghiên cứu cũng đã tham gia Hội thảo Khoa học Quốc gia lần thứ 4 về Nghiên cứu, phát triển và ứng dụng Công nghệ thông tin và Truyển thông (Hội thảo ICT.rda’08) do Chương trình Khoa học Công nghệ trọng điểm cấp nhà nước về Công nghệ thông tin và Truyền thông giai đoạn 2006-2010 chủ trì dưới sự bảo trợ của Bộ Khoa học Công nghệ và Bộ Thông tin và Truyền thông đã được tổ chức vào 2 ngày 8 và

9 tháng 8 năm 2008 Thông qua hội thảo này bài báo “Chip vi xử lý 8 bit RISC VN8-01” đã được đăng trong kỷ yếu Hội thảo Khoa học Quốc Gia lần thứ 4

Hình 4-1 Kỷ yếu Hội thảo Khoa học Quốc Gia lần thứ 4

Tiếp theo bài báo này, nhóm đã viết bài gửi tạp chí “Phát triển Khoa học và Công nghệ”, đây là cơ quan công bố chính thức kết quả nghiên cứu khoa học, chuyển giao công nghệ của ĐHQG-HCM.Tạp chí bao gồm các lĩnh vực liên quan đến các ngành đào tạo của ĐHQG-HCM

Nội dung chi tiết của hai bài báo này được đính kèm ở phụ lục 4 của báo cáo này

26

4.2 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

4.2.1 Danh sách sản phẩm khoa học công nghệ

Thông qua nội dung “Xây dựng bài giảng điện tử, giáo trình, hội thảo và bài báo” chúng tôi đã đạt được các sản phẩm sau:

lượng

Ghi chú

01 Bộ giáo trình,bài giảng và bài thực hành điện tử

“Thiết kế logic và vi xử lý RISC trên các

FPGA”

01

02 Bộ giáo trình,bài giảng và bài thực hành điện

tử:”Các kiến trúc vi xử lý RISC, các phương

pháp thiết kế vi xử lý RISC cho ASIC”

04 Bộ giáo trình, bài giảng điện tử :”Các qui trình

Testing và Packaging cho vi mạch” phục vụ

chương trình đào tạo nguồn nhân lực cho Intel

27

về Nghiên cứu, Phát triển và Ứng dụng Công nghệ thông tin và Truyền thông (Hà Nội, ngày 8 đến ngày 9 tháng 8 năm 2008)

07 Bài báo “Vi xử lý 16/32 bit RISC VN1632-01 ” 01 Tạp chí ĐHQG-HCM

4.2.3 Nhận định các kết quả đạt được

- Các sản phẩm đã nêu ở mục 4.2.1 đã hoàn thành đúng tiêu chí kỹ thuật đã đăng ký trong thuyết minh Số lượng sản phẩm đầy đủ theo như đã đăng

ký

28

Chương 5 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ

5.1 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

Với nền tảng là đề tài ươm tạo công nghệ, chúng tôi đã có nhiều kinh nghiệm trong việc thiết kế vi xử lý RISC 8 bit với kinh nghiệm này chúng tôi đã nâng cấp và hoàn thiện thành chip vi xử lý RISC 8 bit VN8-01 công nghệ 0,25um với tốc độ nhanh hơn, tiết kiệm năng lượng và có thêm một số ngoại vi Sản phẩm này đã đoạt giải thưởng cao nhất “Nhân tài đất Việt 2009” và đã được đăng ký Quyền sở hữu trí tuệ tại Cục sở hữu trí tuệ (theo Tờ Khai số 7-2009-

00001 ký ngày 21 tháng 9 năm 2009)

Song song với việc khẳng định khả năng làm chủ công nghệ chip vi xử lý 8bit chúng tôi cũng đã nghiên cứu nhằm bước đầu giải mã công nghệ chip vi xử lý 32bit thông qua sản phẩm chip VN1632-01 ở công nghệ 0.13um và đã được đăng ký Quyền sở hữu trí tuệ tại Cục sở hữu trí tuệ (theo Tờ Khai số 7-2010-

00001 ký ngày 05 tháng 5 năm 2010)

Để khẳng định khả năng hoạt động và ứng dụng của vi xử lý 8bit VN8-01 và

vi xử lý 32bit VN1632-01 chúng tôi đã xây dựng một số ứng dụng như:

“Hệ thống giám sát và kiểm soát báo hiệu hàng hải từ xa” do trung tâm

ICDREC và Tổng công ty Bảo đảm An toàn Hàng Hải 2 phối hợp thực hiện

29

Sự thành công của 2 sản phẩm đề tài nêu trên khẳng định năng lực của ICDREC trong lĩnh vực thiết kế vi mạch ở TpHCM nói riêng và ở Việt Nam nói chung Bên cạnh đó chúng tôi không quên rằng với vai trò là một trung tâm nghiên cứu trong lòng Đại học thì nhiệm vụ đào tạo luôn là nhiệm vụ cấp bách Để tiếp cận và đào tạo ra nguồn nhân lực thiết kế vi mạch đáp ứng ngay nhu cầu của các công ty trong và ngoài nước chúng tôi chọn phương án tạo ra các giáo trình và bài giảng phục vụ theo địa chỉ khách hàng đó cũng là nền tảng cho việc xây dựng một chuyên ngành đào tạo chính quy về lĩnh vực thiết

kế vi mạch của trường đại học

5.2 LỢI ÍCH MANG LẠI CỦA KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

- Đề tài này là một đề tài nối tiếp theo đề tài vườn ươm công nghệ “Nghiên cứu thiết kế lõi IP và chế tạo thử nghiệm chip 8-bit RISC SigmaK3” nhưng thật ra đứng về mặt kỹ thuật, cả hai chip vi xử lý VN8-01 và VN1632-01 đều vượt lên hẳn so với SigmaK3 Nếu như SigmaK3 được thiết kế dựa trên kiến trúc và tập lệnh vi xử lý PIC của hãng Microchip thì

vi xử lý VN8-01 và VN1632-01 hoàn toàn do Việt Nam làm chủ công nghệ từ kiến trúc thiết kế, tập lệnh và trình biên dịch Bên cạnh đó, khi thực hiện thiết kế chip SigmaK3, đội ngũ kỹ sư của ICDREC chỉ gồm khoảng 15 người chưa có nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực thiết kế vi mạch, cần sự hỗ trợ tư vấn về kỹ thuật từ phía các chuyên gia của Synopsys; khi thiết kế VN8-01 và VN1632-01, đội ngũ kỹ sư của ICDREC đã phát triển lực lượng đến hơn 40 người (tính đến thời điểm bắt đầu thực hiện đề tài – hiện nay, lực lượng ICDREC gồm 80 người), hoàn toàn làm chủ được công nghệ, không còn phụ thuộc vào các chuyên gia của Synopsys nữa Đây chính là cột mốc để từng bước vững chắc xây dựng nền tảng vi mạch Việt Nam cả về số lượng lẫn chất lượng

30

- VN8-01 và VN1632-01 là hai sản phẩm cao cấp trong lĩnh vực vi xử lý RISC, mang tính đột phá về mặt kỹ thuật đối với ngành thiết kế vi mạch Việt Nam Sản phẩm tạo ra về mặt kỹ thuật ngang tầm với các sản phẩm thương mại trên thế giới

- Việc các sản phẩm của đề tài được tham gia vào thị trường thương mại IP của thế giới trên hai sàn giao dịch lớn nhất là ChipEstimate và Design and Reuse đã mở ra một ngành công nghiệp mới tại Việt Nam Đây là một ngành công nghiệp có nhiều ưu điểm, là khuynh hướng mà một số công ty

vi mạch trên thế giới đang hướng theo Ưu điểm của khuynh hướng này là các đơn vị hoạt động trong lĩnh vực này chỉ cần đầu tư phần mềm thiết kế

và tận dụng nguồn nhân lực công nghệ cao Về mặt xã hội, các đơn vị hoạt động trong lĩnh vực thiết kế vi mạch có thể chuyển giao, chia sẻ các

IP cho nhau nhằm kế thừa được tri thức của nhân loại, rút ngắn thời gian đưa ứng dụng vào cuộc sống, cung cấp những sản phẩm tốt nhất và nhanh nhất cho xã hội, là một ngành công nghiệp xanh, không gây ô nhiễm môi trường

- Với từng bước phát triển của nền công nghiệp vi mạch của Việt Nam, các tập đoàn, công ty vi mạch của thế giới đã nhận thấy được tiềm năng của thị trường công nghiệp vi mạch tại Việt Nam, một số công ty đã và đang tiến hành đặt trung tâm R&D tại Việt Nam như Applied Micro, Renesas, Qualcomm, Analog Devices, Intel, Silicon Design Solutions Điều này cũng đã tạo việc làm cho nguồn nhân lực công nghệ cao của Việt Nam Đội ngũ này sẽ là lực lượng nòng cốt giúp Việt Nam ghi tên mình trên bản

đồ vi mạch của thế giới Đặc biệt, trong thời gian qua, tập đoàn Analog Devices và Synopsys đã phối hợp cùng ICDREC để tổ chức cuộc thi

“Thiết kế vi mạch analog AICD – 2010” dành cho sinh viên đang theo học ngành điện tử và công nghệ thông tin trên toàn quốc Kết quả của

31

cuộc thi AICD – 2010 lần thứ nhất đã được ban lãnh đạo, các chuyên gia nước ngoài của hai tập đoàn trên và các chuyên gia trong nước đánh giá cao Họ đề nghị ICDREC tiếp tục phối hợp với họ để tổ chức cuộc thi này như một cuộc thi thường niên, tạo sân chơi tri thức cho sinh viên, làm cầu nối giữa họ với nguồn nhân lực trẻ đầy tiềm năng của Việt Nam Đây chính là động lực, là dấu hiệu để khẳng định các tập đoàn này sẽ đầu tư vào thị trường Việt Nam trong thời gian không xa

- Song song với sự phát triển của các công ty vi mạch nước ngoài tại Việt Nam, các công ty của Việt Nam cũng bắt đầu nhận ra tiềm năng của công nghiệp vi mạch, cũng như nguồn lợi nhuận khổng lồ từ lĩnh vực này, bên cạnh các công ty fabless như VSMC, TECAPRO, Viettel, Tổng Công ty Công nghiệp Sài Gòn cũng đề nghị kết hợp với ICDREC để đề xuất thành lập nhà máy chế tạo vi mạch Khi đó, công nghiệp vi mạch Việt Nam sẽ thực hiện được toàn bộ các công đoạn từ đầu đến cuối để sản xuất ra vi mạch thành phẩm để cung cấp cho thị trường trong và ngoài nước, hoàn toàn làm chủ công nghệ, không bị phụ thuộc vào các công ty nước ngoài Những sản phẩm của đề tài cũng nhằm mục đích phục vụ cho các chương trình an ninh quốc phòng của quốc gia và các dòng sản phẩm chuyên dụng khác, giúp phát triển đa dạng các sản phẩm nhằm phục vụ cho nhu cầu của xã hội

32

Hình 5-1 Bản đồ công nghệ vi mạch của thê giới

Chúng ta đã làm chủ công nghệ 0.25um (chip SigmaK3, VN8-01) và hiện tại chúng ta đã đạt công nghệ 130 nm với chip Vi xử lý 32 bit VN1632-01 Với

nỗ lực nghiên cứu không mệt mỏi của đội ngũ kỹ sư trẻ của ICDREC, với mong muốn rút ngắn khoảng cách về công nghệ với các nước trên thế giới, ICDREC đã tìm hiểu và mạnh dạn thiết kế vi xử lý VN1632-01 ở công nghệ

130 nm Đây cũng là công nghệ tiên tiến mà Trung Quốc đang làm chủ để sản xuất vi mạch

5.3 TÍNH KHẢ THI VÀ HIỆU QUẢ KINH TẾ CỦA ĐỀ TÀI

- Khi đề tài chưa nghiệm thu chúng tôi đã ứng dụng sản phẩm của đề tài thực tế thông qua 2 hợp đồng với tập đoàn Hòa Phát và Tổng công ty Bảo đảm An toàn Hàng Hải 2 Hiện nay, chúng tôi đang chuẩn bị tiếp phase 2 với Tổng công ty Bảo đảm An toàn Hàng Hải 2 Tính về giá thành cũng như chất lượng sản phẩm, những sản phẩm đang nghiên cứu đã được đối tác đánh giá rất cao và mong muốn hợp tác lâu dài trong tương lai

- Từ những so sánh về tính năng với các dòng chip cùng loại, dựa trên những chi phí đầu tư của nhà nước, dựa vào sự tư vấn của các chuyên gia định giá nước ngoài trong cũng lĩnh vực kinh doanh lõi IP, ICDREC đã

o Hãng ARM đã chào giá sản phẩm của lõi IP ARM7 của họ với giá 2 triệu

đô la Mỹ cho bản quyền sử dụng trong 2 năm, lõi IP ARM9 là 5 triệu đô la

Mỹ trong 2 năm Giá trên chỉ là giá để cung cấp lõi IP dưới dạng hộp đen (back box), điều này có nghĩa là người mua chỉ sử dụng được tính năng của lõi theo bản hướng dẫn của nhà cung cấp mà không thể sửa đổi được nội dung bên trong, người dùng cũng không làm chủ được công nghệ thiết

kế Bên cạnh việc bỏ tiền để được cấp quyền sử dụng này, hãng ARM còn tính tiền trên mỗi sản phẩm làm ra có sử dụng lõi ARM là từ 2 đến 3 cent

o Một hãng khác là MIPS Technologies cũng đưa ra giá sử dụng kiến trúc tập lệnh (instruction set architecture, ISA) của VLX MIPS trong vòng 5 năm là 5 triệu đô la Mỹ

34

5.4 KIẾN NGHỊ THAY ĐỔI CÔNG NGHỆ SẢN PHẨM CỦA

ĐỀ TÀI

Theo tiến độ thực hiện đề tài thì chúng tôi phải thực hiện sản phẩm là:

“Chip vi xử lý VN1632-01 theo công nghệ TSMC 0,25um” Tuy nhiên, do chúng tôi đã làm chủ được công nghệ 0,25um thông qua sản phẩm chip vi xử

lý 8 bit VN8-01 (sản phẩm đoạt giải cao nhất cuộc thi “Nhân tài đất Việt 2009”) và cũng do để bắt kịp với trình độ thiết kế vi mạch của các nước trong khu vực và Trung Quốc chúng tôi đã đặt mục tiêu làm chủ công nghệ 0,13um vào năm 2010 để hướng đến năm 2012 Việt Nam sẽ đạt được công nghệ thiết

kế 90nm Dựa trên những định hướng trên chúng tôi đã quyết định chọn công nghệ IBM130 RF-DM (Bảng giá đính kèm do MOSIS cung cấp) cho chip vi

xử lý VN1632-01 Công nghệ này tương thích hoàn toàn với thiết kế của chúng tôi về mặt kỹ thuật Mặt khác, không giống với các công nghệ khác như TSMC, UMC, công nghệ IBM có những đòi hỏi và những quy định rất khó khăn trong thiết kế và cụ thể là công nghệ IBM này buộc phải sử dụng công nghệ RF-DM, một công nghệ thuần cho lĩnh vực RF nên đã gây rất nhiều khó khăn cho chúng tôi về mặt thiết kế layout so với bản layout ở công nghệ TSMC 0,25um mà thuyết minh đã đặt ra Vì thế, công nghệ IBM 0,13um là một công nghệ cao hơn, có nhiều quy định thiết kế khắt khe hơn so với công nghệ TSMC 0,25um (công nghệ đã đăng ký trong hợp đồng của đề tài)

Đứng trước sự thử thách trên, vì định hướng phát triển của ICDREC và cũng

vì sự phát triển của lĩnh vực thiết kế vi mạch của nước nhà nhóm thực hiện

đề tài nên kính mong Ban chủ nhiệm Chương trình KC.01/06-10 và Văn phòng các chương trình cho phép nhóm đề tài chuyển công nghệ của sản

phẩm sang công nghệ IBM 0,13um và cụ thể tên sản phẩm sẽ là: “Chip vi xử

lý VN1632-01 theo công nghệ IBM 0,13um” Sự thay đổi công nghệ sản