Tháng 4/2026, nguyên mẫu USB bảo mật sử dụng chip VGC v1.0 được hoàn thiện. Phía sau một thiết bị nhỏ gọn là hành trình thầm lặng kéo dài suốt 2 năm, đi qua những công việc ít người từng thấy, từng biết. Điều đáng chú ý vì thế không chỉ nằm ở con chip, mà ở chu trình công nghệ mới đang hình thành phía sau nó.

Chiếc USB bảo mật nhìn bên ngoài không khác nhiều chiếc USB chúng ta vẫn dùng hằng ngày. Nhưng bên trong nguyên mẫu là VGC v1.0 - một công trình chip bảo mật được phát triển từ sự phối hợp giữa Nhà máy M2, Ban Cơ yếu Chính phủ và Trung tâm Bán dẫn Viettel, thuộc Tập đoàn Công nghiệp - Viễn thông Quân đội.

Từ đầu năm 2024, hai bên cùng xác định chip cần đáp ứng những yêu cầu bảo mật nào, có thể sử dụng cho những mục đích gì, rồi từng bước đưa thuật toán mật mã của Việt Nam vào chip công nghệ 28 nanômét. Sau các khâu thiết kế, kiểm thử, đánh giá và hoàn thiện, lô chip mẫu VGC v1.0 đầu tiên đã ra đời. 

Bên trong chiếc USB ấy có gì?

Khi nói đến bảo mật, nhiều người thường nghĩ tới mật khẩu, mã xác thực, phần mềm chống virus hay biểu tượng chiếc khóa trên màn hình. Nhưng phía sau những gì người dùng nhìn thấy còn có một lớp quan trọng hơn là phần cứng, gồm bộ xử lý, bộ nhớ và các mạch điện trực tiếp thực hiện lệnh. Chip bảo mật có thể hiểu đơn giản là loại chip được thiết kế để thực hiện hoặc hỗ trợ các chức năng bảo vệ thông tin ngay từ tầng này. Với VGC v1.0, thuật toán mật mã của Việt Nam được đưa trực tiếp vào thiết kế phần cứng. Chip được chế tạo trên tiến trình CMOS 28 nanômét; nanômét là đơn vị bằng một phần tỷ mét, còn “28 nanômét” là cách gọi một thế hệ công nghệ chế tạo chip trong ngành bán dẫn.

VGC v1.0 có kích thước đóng gói khoảng 10 × 10 mm và sử dụng kiến trúc tập lệnh mở RISC-V. Có thể hiểu RISC-V là một “bộ quy tắc” quy định cách bộ xử lý nhận và thực hiện lệnh, cho phép đội ngũ thiết kế chủ động trong quá trình phát triển, kiểm tra và điều chỉnh theo yêu cầu của sản phẩm. Đáng chú ý, thuật toán mã khối MKV do Ban Cơ yếu Chính phủ nghiên cứu, phát triển đã được hiện thực hóa thành một khối xử lý mật mã chuyên dụng ngay trên chip. Theo kết quả đo kiểm do hai bên công bố, ở cùng tác vụ, tốc độ mã hóa và giải mã của khối này cao hơn khoảng 10 lần so với cách xử lý hoàn toàn bằng phần mềm. Đây là kết quả so sánh riêng đối với chức năng xử lý mật mã nói trên, không có nghĩa toàn bộ hoạt động của chip đều đạt tốc độ cao hơn 10 lần mà cho thấy hiệu quả của việc đưa một số chức năng mật mã xuống phần cứng. Trong quý I/2026, lô VGC v1.0 đầu tiên cũng đã vượt qua các hạng mục đo kiểm của Cục Quản lý MMDS và KĐSPMM về sự phù hợp của các tiêu chuẩn mật mã được tích hợp trong chip. 

Trong thiết kế vi mạch, IP core (Intellectual Property core) là một khối chức năng được thiết kế sẵn để tích hợp vào chip, đảm nhiệm một nhiệm vụ nhất định. Chẳng hạn, có khối thực hiện chức năng giao tiếp, khối xử lý dữ liệu hoặc khối chuyên xử lý các phép toán mật mã. Nếu thuật toán mật mã quy định nguyên lý mã hóa và giải mã thông tin, thì việc hiện thực thuật toán bằng phần cứng chính là chuyển các nguyên lý đó thành những mạch điện tử có khả năng trực tiếp thực hiện các phép toán tương ứng ngay trên chip. Quá trình này đòi hỏi đội ngũ kỹ thuật phải kết hợp kiến thức chuyên sâu về mật mã với năng lực thiết kế vi mạch, mô phỏng và kiểm thử, nhằm bảo đảm khối chức năng hoạt động chính xác trước khi được tích hợp vào chip và phát triển thành sản phẩm.

Tuy nhiên, việc đội ngũ trong nước tham gia thiết kế chip không có nghĩa mọi nguy cơ mất an toàn đều được loại bỏ. Độ an toàn của một hệ thống còn phụ thuộc vào kiến trúc tổng thể, phần mềm, quy trình vận hành, kiểm thử và cả người sử dụng. Ý nghĩa của việc đi sâu xuống tầng phần cứng nằm ở chỗ giúp chủ động hơn trong việc hiểu, kiểm tra và điều chỉnh những thành phần quan trọng khi cần.

Cũng cần phân biệt rõ giữa thiết kế chip và chế tạo chip. Để tạo ra một sản phẩm hoàn chỉnh phải trải qua nhiều công đoạn, từ thiết kế, chế tạo trên vật liệu bán dẫn đến đóng gói và kiểm thử. Việt Nam hiện đã có những kết quả rõ hơn ở khâu thiết kế, làm mẫu, kiểm thử và một số dòng chip chuyên dụng, trong khi năng lực chế tạo ở quy mô công nghiệp trong nước vẫn đang được tiếp tục xây dựng.

Đường đi phía sau con chip

Nếu VGC v1.0 chỉ dừng ở một bản vẽ kỹ thuật, ý nghĩa của dự án sẽ còn hạn chế. Điều đáng chú ý hơn là các công việc đã được nối thành một chuỗi tương đối hoàn chỉnh, từ xác định yêu cầu bảo mật, đưa chức năng mật mã vào phần cứng, kiểm tra, đánh giá, làm lô mẫu đến tích hợp con chip vào một thiết bị cụ thể.

Qua quá trình đó, hai bên không chỉ tạo ra một sản phẩm mà còn từng bước tích lũy những năng lực cần thiết để phát triển chip bảo mật. Đó là khả năng kết nối kiến thức về cơ yếu, mật mã với kỹ thuật vi mạch và hệ thống ứng dụng; là cách tổ chức công việc từ yêu cầu ban đầu đến sản phẩm thực tế. Giá trị vì thế không chỉ nằm ở kết quả cuối cùng, mà còn ở kinh nghiệm đã được hình thành trong suốt quá trình làm.

Trong công nghệ cao, sản phẩm thường chỉ là phần dễ nhìn thấy nhất. Phía sau nó là đội ngũ kỹ sư, các khối chức năng đã được xây dựng, cách phối hợp giữa các nhóm chuyên môn, kinh nghiệm kiểm tra và những bài học rút ra sau mỗi lần phải điều chỉnh. Đây là những thứ cần nhiều thời gian để tích lũy nhưng có thể tiếp tục được sử dụng cho các dự án sau.

VGC v1.0 cũng cho thấy sự kết hợp giữa hai thế mạnh khác nhau. M2 có làm chủ về nghiệp vụ cơ yếu, công nghệ mật mã và yêu cầu bảo mật; Trung tâm Bán dẫn Viettel có năng lực thiết kế, tích hợp các thành phần thành một hệ thống trên chip. Có thể hình dung một bên hiểu “chiếc khóa” cần bảo vệ điều gì và phải hoạt động ra sao, còn một bên biết cách đưa chiếc khóa ấy vào cả “ngôi nhà” là con chip. Để hai phần việc khớp với nhau, sản phẩm phải trải qua nhiều bước mô phỏng, kiểm tra, phát hiện vấn đề, chỉnh sửa rồi thử lại trước khi đi tiếp.

Vì vậy, sau phiên bản đầu tiên, điều quan trọng không chỉ là VGC v1.0 có những thông số gì, mà còn là đội ngũ đã có thêm những gì cho lần phát triển tiếp theo. Đó có thể là một khối chức năng đã được kiểm chứng, một cách làm đã được thử trong thực tế, kinh nghiệm phối hợp giữa người làm mật mã và người làm vi mạch, hay đơn giản là hiểu rõ hơn đâu là hướng đi hiệu quả và đâu là điều cần tránh.

Những kinh nghiệm ấy không thể nhìn thấy trên bề mặt con chip, nhưng lại là phần có giá trị lâu dài nhất. Chính chúng giúp những phiên bản sau có thể kế thừa những gì đã làm được, thay vì mỗi lần lại bắt đầu từ đầu.

Từ một thiết kế có thể đi tiếp đến đâu?

Trong báo cáo về kết quả triển khai có một cách diễn đạt đáng chú ý: “thiết kế một lần - triển khai nhiều sản phẩm”. Có thể hiểu đơn giản rằng khi đã có nền thiết kế, các khối chức năng và một đội ngũ đủ kinh nghiệm, những dự án sau sẽ không phải bắt đầu lại từ đầu. Điều đó không có nghĩa một con chip có thể dùng nguyên vẹn cho mọi thiết bị. Mỗi sản phẩm vẫn có yêu cầu riêng và cần tiếp tục được điều chỉnh, tích hợp, kiểm tra và đánh giá cho phù hợp.

VGC v1.0 đã được đưa vào nguyên mẫu USB bảo mật dữ liệu. Từ kết quả này, định hướng tiếp theo là nghiên cứu thêm các thiết bị ngoại vi, thiết bị mật mã và những dòng chip bảo mật chuyên dụng khác. Trong đó có secure MCU, tức bộ vi điều khiển có tích hợp chức năng bảo mật, và root of trust, có thể hiểu là “gốc tin cậy” - thành phần nền tảng giúp hệ thống kiểm tra và xác lập độ tin cậy của các bộ phận khác.

Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển các hướng công nghệ mới sẽ mở rộng giá trị của VGC v1.0, vượt ra ngoài phạm vi của một sản phẩm phiên bản đầu tiên. Những kết quả tích lũy trong quá trình thực hiện, từ đội ngũ nhân lực, kinh nghiệm thiết kế và tích hợp, đến các công cụ và khối chức năng đã được xây dựng, có thể tiếp tục được kế thừa, hoàn thiện và ứng dụng trong các dự án phát triển chip bảo mật tiếp theo.

Đối với lĩnh vực công nghệ vi mạch, một sản phẩm đầu tiên chưa thể tạo nên năng lực hoàn chỉnh. Năng lực đó được hình thành qua quá trình nghiên cứu, thiết kế, thử nghiệm, đánh giá, điều chỉnh và liên tục kế thừa kết quả đã đạt được. Với VGC v1.0, giá trị không chỉ nằm ở con chip hay nguyên mẫu USB bảo mật, mà còn ở kinh nghiệm kết nối chuyên môn mật mã với kỹ thuật thiết kế vi mạch, từng bước đưa kết quả nghiên cứu vào sản phẩm thực tế. Đây chính là nền tảng quan trọng để đội ngũ kỹ thuật tiếp tục phát triển những phiên bản chip bảo mật với các chức năng và yêu cầu cao hơn trong thời gian tới.