Một con chip không bắt đầu từ tấm silicon. Nó bắt đầu từ những câu hỏi trên giấy, từ những yêu cầu phải được hiểu thật chính xác và từ nhiều vòng thiết kế, kiểm tra rồi điều chỉnh. Với VGC v1.0, hành trình ấy còn là cuộc gặp giữa hai lĩnh vực rất khác nhau: Mật mã và vi mạch.

Một kỹ sư mật mã có thể mất nhiều năm để hiểu cách bảo vệ thông tin. Một kỹ sư vi mạch cũng cần nhiều năm để nắm được cách hàng loạt thành phần cùng hoạt động bên trong một con chip. Công việc của họ khác nhau, nhưng khi cùng làm chip bảo mật, hai lĩnh vực ấy phải tìm được tiếng nói chung.

VGC v1.0 được hình thành từ sự phối hợp đó. M2 và Trung tâm Bán dẫn Viettel cùng tham gia từ việc xác định yêu cầu bảo mật, phát triển các thành phần mật mã đến thiết kế, tích hợp, kiểm tra và hoàn thiện sản phẩm. Nghe qua, quá trình này có vẻ diễn ra theo một đường thẳng. Nhưng trong thực tế, một yêu cầu nếu chưa được hiểu đúng có thể khiến nhiều phần phía sau phải điều chỉnh; một thành phần hoạt động tốt khi đứng riêng cũng chưa chắc vận hành đúng khi đưa vào cả hệ thống. Vì thế, làm chip là một quá trình liên tục kiểm tra, phát hiện vấn đề, sửa rồi thử lại.

Bài toán đến trước bản vẽ

Người ngoài ngành thường hình dung làm chip bắt đầu bằng việc vẽ những mạch điện cực nhỏ. Nhưng trước bản vẽ là một câu hỏi quan trọng hơn: Con chip này cần làm gì?

Với chip bảo mật, yêu cầu không chỉ dừng lại ở mục tiêu chung là bảo đảm an toàn. Trước khi thiết kế, cần xác định rõ chip phải thực hiện những chức năng mật mã nào, sử dụng thuật toán và phương thức hoạt động nào, dữ liệu được tiếp nhận, xử lý và trao đổi ra sao, cũng như các yêu cầu về tính đúng đắn, hiệu năng và chỉ tiêu an toàn cần đáp ứng. Những yêu cầu chuyên môn về mật mã này là cơ sở để xác định đặc tả kỹ thuật và phương án hiện thực các chức năng trên nền tảng vi mạch.

Trong dự án VGC v1.0, M2 tập trung vào lĩnh vực mật mã, tham gia nghiên cứu, phát triển các IP mật mã và phối hợp xác định các yêu cầu, đặc tả kỹ thuật phục vụ tích hợp trên chip. Trung tâm Bán dẫn Viettel đảm nhiệm thiết kế vi mạch và tích hợp hệ thống SoC (System-on-Chip – hệ thống tích hợp trên một chip), trong đó các thành phần như bộ xử lý, bộ nhớ, giao tiếp và các khối chức năng chuyên dụng được tích hợp trên cùng một chip, phối hợp với nhau để thực hiện các chức năng của hệ thống.

Có thể hình dung việc này giống như xây một ngôi nhà. Người làm mật mã hiểu chiếc khóa cần bảo vệ thứ gì và phải hoạt động ra sao; người làm vi mạch phải biết cách đưa chiếc khóa ấy vào ngôi nhà, kết nối đúng với những phần còn lại. Những yêu cầu bảo mật vì thế phải được chuyển thành mô tả kỹ thuật đủ cụ thể để phần cứng có thể thực hiện, ngược lại, kỹ sư vi mạch cũng cần hiểu bản chất của bài toán bảo mật để những lựa chọn kỹ thuật không làm sai mục tiêu ban đầu.

Chính vì vậy, chuẩn bị con người là một phần quan trọng của quá trình này. Nhà máy M2 cho biết, đơn vị đã tổ chức đào tạo về quy trình và công nghệ thiết kế vi mạch, công cụ thiết kế tự động, kỹ năng kiểm tra và kiểm thử, đồng thời nghiên cứu, mô phỏng các khối mật mã phục vụ chip chuyên dụng.

Trong những lĩnh vực đã phát triển lâu năm, người ta thường nghĩ học xong rồi mới làm. Nhưng với vi mạch, khi Việt Nam vẫn đang tiếp tục xây dựng năng lực, hai công việc ấy nhiều khi phải diễn ra cùng lúc. Kỹ sư vừa học công cụ, vừa dùng chính công cụ ấy để giải bài toán thực tế; vừa nắm quy trình vừa nhận ra những vấn đề chỉ xuất hiện khi bắt tay vào một sản phẩm cụ thể. Kiến thức trên sách vở nhờ đó dần trở thành kinh nghiệm nghề nghiệp.

Khi hai “ngôn ngữ kỹ thuật” hiểu nhau

Một con chip hiện đại gồm nhiều thành phần khác nhau: Bộ xử lý, bộ nhớ, các đường truyền dữ liệu, cổng giao tiếp và những khối đảm nhiệm chức năng riêng. Với VGC v1.0, các khối mật mã là một phần chuyên biệt trong hệ thống ấy.

Nhưng một khối dù hoạt động tốt khi đứng riêng cũng chưa đủ. Nó phải kết nối đúng với các thành phần khác, nhận đúng dữ liệu, trả đúng kết quả và hoạt động ổn định khi toàn bộ hệ thống cùng vận hành. Đây là nơi sự phối hợp giữa người làm mật mã và người làm vi mạch trở nên quan trọng nhất.

M2 bắt đầu từ bài toán bảo mật: Cần bảo vệ điều gì, sử dụng thuật toán nào và sản phẩm phải đạt những tiêu chí gì. Trung tâm Bán dẫn Viettel chuyển những yêu cầu ấy thành kiến trúc và thiết kế vi mạch, tích hợp các thành phần để hình thành con chip hoàn chỉnh. Trong quá trình đó, một thay đổi ở yêu cầu bảo mật có thể kéo theo điều chỉnh về kỹ thuật, ngược lại, một vấn đề phát hiện khi tích hợp cũng có thể khiến hai bên phải quay lại xem xét những bước đi trước đó.

Vì vậy, “phối hợp” không chỉ là chia việc cho hai đơn vị. Điều khó hơn là hai nhóm chuyên môn phải dần hình thành một ngôn ngữ chung. Người làm mật mã cần hiểu một yêu cầu trên lý thuyết khi đưa xuống phần cứng phải được mô tả thành những chức năng và quy tắc rất cụ thể. Người làm vi mạch cũng cần hiểu vì sao một số yêu cầu bảo mật không thể tùy tiện thay đổi chỉ để việc triển khai thuận tiện hơn.

Theo thông tin trong thông cáo báo chí, yêu cầu bảo mật không chỉ đặt ra đối với các chức năng của chip mà còn đối với chính dữ liệu và tài liệu thiết kế trong quá trình phát triển, chuyển giao và chế tạo. Đây là những dữ liệu chứa thông tin quan trọng về cấu trúc, cách kết nối các khối chức năng và các thành phần công nghệ của chip. Vì vậy, cần có các biện pháp quản lý, kiểm soát truy cập và bảo vệ phù hợp nhằm hạn chế nguy cơ lộ lọt, sao chép hoặc sử dụng trái phép. Bên cạnh đó, việc nghiên cứu các giải pháp bảo vệ thiết kế cũng nhằm hạn chế nguy cơ chip bị phân tích ngược để tìm hiểu, khai thác cấu trúc và công nghệ bên trong. Với chip bảo mật, bảo vệ dữ liệu và thiết kế không chỉ là bảo vệ tài sản trí tuệ mà còn góp phần giữ an toàn cho chính công nghệ được tích hợp trong sản phẩm.

Công việc này vì thế không thể là câu chuyện của một vài cá nhân. Quyết định số 513/QĐ-BCY ngày 4/6/2025 về thành lập Nhóm Nghiên cứu thiết kế vi mạch của Ban Cơ yếu Chính phủ cho thấy nhiệm vụ được chia thành nhiều mảng, từ các khối mật mã, giao tiếp, thiết kế vật lý, chip xử lý đến phần mềm kiểm thử và ứng dụng. M2 được giao làm cơ quan thường trực của nhóm.

Điều đó cũng cho thấy, đằng sau một con chip nhỏ là công việc của nhiều người với những chuyên môn khác nhau. Có người tập trung vào thuật toán, có người lo kết nối các thành phần, có người kiểm tra xem hệ thống có hoạt động đúng trong những tình huống đã đặt ra hay không. Tất cả cuối cùng phải gặp nhau trong một sản phẩm. Càng đi sâu vào quá trình hoàn thiện con chip, sự phối hợp ăn ý giữa các nhóm chuyên môn càng trở nên quan trọng, bởi bất cứ cá nhân hay nhóm cá biệt nào, nếu chỉ giỏi phần việc của riêng mình là chưa đủ.

1.0 mới chỉ là bắt đầu

Khi một con chip đã hoàn thành, người ta chỉ nhìn thấy kết quả cuối cùng. Những phương án chưa phù hợp, những lần phải quay lại sửa hay những vấn đề từng gặp trong quá trình phát triển đều không hiện diện trên sản phẩm. Nhưng với người làm kỹ thuật, chính những lần thử và sửa ấy lại là nơi kinh nghiệm được tích lũy.

Có thể hiểu quy trình làm vi mạch theo cách đơn giản: Từ yêu cầu ban đầu, kỹ sư xây dựng kiến trúc, phát triển các khối chức năng, mô phỏng rồi kiểm tra xem toàn bộ hệ thống có hoạt động đúng như mong muốn hay không. Nếu phát hiện vấn đề, họ phải điều chỉnh và thử lại. Trong ngành vi mạch, quá trình này thường được gọi là verification, có thể hiểu là kiểm chứng thiết kế trước khi chuyển sang những bước tiếp theo.

Việc kiểm chứng đặc biệt quan trọng vì chip khác phần mềm ở một điểm căn bản. Một chương trình sau khi đưa vào sử dụng vẫn có thể cập nhật, còn khi thiết kế đã được chuyển thành chip vật lý, việc sửa sai trở nên phức tạp và tốn kém hơn nhiều. Một lỗi phát hiện muộn có thể khiến cả vòng làm mẫu phải thực hiện lại. Vì thế, phát hiện vấn đề càng sớm càng giúp giảm rủi ro ở những công đoạn sau.

Từ năm 2024 đến đầu năm 2026, VGC v1.0 đã trải qua các công đoạn nghiên cứu, thiết kế, tích hợp, kiểm thử, đánh giá và hoàn thiện. Đây là quá trình đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các nhóm chuyên môn, bởi mỗi công đoạn đều có những yêu cầu kỹ thuật riêng và kết quả của công đoạn trước là cơ sở cho những bước tiếp theo. Kết quả, dự án đã hình thành lô sản phẩm mẫu VGC v1.0, đánh dấu một bước tiến trong quá trình nghiên cứu và phát triển chip bảo mật.

Tuy nhiên, VGC v1.0 không phải là điểm kết thúc của quá trình phát triển công nghệ. Là phiên bản đầu tiên của sản phẩm, VGC v1.0 đánh dấu kết quả của quá trình nghiên cứu, thiết kế, tích hợp và kiểm chứng các thành phần trên nền tảng vi mạch. Quan trọng hơn, quá trình phát triển phiên bản này giúp đội ngũ tích lũy kinh nghiệm thực tế trong việc chuyển hóa các yêu cầu mật mã thành đặc tả kỹ thuật, hiện thực các khối chức năng trên phần cứng, tích hợp với kiến trúc SoC và kiểm chứng khả năng hoạt động của toàn hệ thống.

Giá trị tích lũy qua quá trình ấy không chỉ thể hiện ở các thông số kỹ thuật của con chip mà còn ở năng lực của đội ngũ và kinh nghiệm tổ chức, triển khai công việc. Từ đó, người làm mật mã có thêm kinh nghiệm trong việc hiện thực hóa các yêu cầu bảo mật trên nền tảng phần cứng; người làm vi mạch có thêm kinh nghiệm trong thiết kế, tích hợp các thành phần mật mã chuyên dụng. Sự kết hợp giữa hai lĩnh vực chuyên môn cũng tạo cơ sở để các bên phối hợp hiệu quả hơn, rút kinh nghiệm và tiếp tục hoàn thiện những phiên bản chip bảo mật tiếp theo.

Có thể sau này người sử dụng một thiết bị có VGC sẽ không biết tên những kỹ sư từng tham gia phiên bản đầu tiên. Điều đó cũng giống phần lớn chúng ta không biết tên những con người cụ thể đã làm ra các sản phẩm công nghệ mà chúng ta đang sử dụng hằng ngày. Nhưng chính đội ngũ cùng kinh nghiệm từng trải qua nhiều khó khăn, vất vả và có những thất bại ấy mới là đội ngũ khó thay thế nhất. VGC v1.0 vì thế không chỉ để lại một con chip, một phiên bản phiên bản đầu tiên danh tiếng, mà nó đã và đang để lại một đội ngũ hiểu nhau hơn, biết rõ hơn cách cùng nhau làm ra những thế hệ VGC tiếp theo.