Trong cuộc cạnh tranh công nghệ toàn cầu hiện nay, ngành công nghiệp bán dẫn đang trở thành nền tảng của nền kinh tế số. Từ điện thoại thông minh, trí tuệ nhân tạo, xe điện cho đến vệ tinh hay thiết bị y sinh, hầu hết các công nghệ hiện đại đều phụ thuộc vào chip điện tử. Tuy nhiên, phía sau những con chip ngày càng nhỏ hơn và mạnh mẽ hơn không chỉ là công nghệ chế tạo tiên tiến mà còn là một yếu tố mang tính quyết định: vật liệu.
Chính vì vậy, khoa học vật liệu đang nổi lên như lĩnh vực giữ vai trò cốt lõi trong sự phát triển của ngành bán dẫn và được nhiều chuyên gia đánh giá là một trong những ngành học giàu tiềm năng trong giai đoạn tới.
Khi mọi công nghệ đều bắt đầu từ vật liệu
Khoa học vật liệu là lĩnh vực nghiên cứu cấu trúc, tính chất và phương pháp chế tạo vật liệu nhằm tạo ra các vật liệu mới có hiệu năng vượt trội phục vụ sản xuất và đời sống. Nếu trước đây vật liệu chủ yếu gắn với kim loại hay vật liệu xây dựng, thì ngày nay lĩnh vực này đã mở rộng mạnh mẽ sang các ngành công nghệ cao như vật liệu nano, vật liệu thông minh, vật liệu năng lượng và đặc biệt là vật liệu bán dẫn.
Trong thực tế, mỗi bước tiến của công nghệ đều bắt đầu từ sự cải tiến vật liệu. Bộ xử lý nhanh hơn, pin lưu trữ lâu hơn hay các tấm pin mặt trời hiệu suất cao hơn đều là kết quả của quá trình nghiên cứu và tối ưu vật liệu ở cấp độ vi mô và nano.
Sinh viên ngành Khoa học Vật liệu tiên tiến và Công nghệ Nano tại USTH thực hành trong phòng thí nghiệm
Khi trí tuệ nhân tạo, điện toán hiệu năng cao và chuyển đổi số trở thành xu thế toàn cầu, yêu cầu đối với phần cứng công nghệ ngày càng khắt khe hơn, đòi hỏi những linh kiện có hiệu suất xử lý lớn nhưng vẫn bảo đảm tiết kiệm năng lượng và độ ổn định lâu dài.
Các hệ thống AI, trung tâm dữ liệu hay siêu máy tính hiện đại đều phụ thuộc vào những con chip được chế tạo từ vật liệu bán dẫn có độ tinh khiết cực cao cùng các giải pháp vật liệu tản nhiệt và đóng gói linh kiện tiên tiến. Vì vậy, khả năng nghiên cứu và làm chủ vật liệu mới ngày càng được xem là “chìa khóa” quyết định năng lực và vị thế cạnh tranh công nghệ trong tương lai.
Vai trò then chốt trong ngành công nghiệp bán dẫn
Một con chip hiện đại có thể chứa hàng tỷ bóng bán dẫn (transistor) hoạt động ở kích thước chỉ vài nanomet. Điều này đòi hỏi vật liệu sử dụng phải đạt độ tinh khiết cực cao, đồng thời sở hữu các đặc tính điện, nhiệt và quang học được kiểm soát chính xác.
Trong chuỗi giá trị của ngành công nghiệp bán dẫn, các nhà khoa học và chuyên gia khoa học vật liệu tham gia trực tiếp ở nhiều công đoạn quan trọng. Trước hết là nghiên cứu và phát triển vật liệu nhằm tối ưu hóa đặc tính điện tử, nâng cao hiệu suất linh kiện và giảm tiêu hao năng lượng.
Ở giai đoạn chế tạo, khoa học vật liệu gắn liền với công nghệ vi – nano (micro/nano fabrication), bao gồm các quy trình lắng đọng màng mỏng, khắc vật liệu và xử lý bề mặt để hình thành transistor và mạch tích hợp ở kích thước nanomet. Song song với đó, các chuyên gia vật liệu tham gia vào quá trình tạo ra wafer bán dẫn – tấm nền siêu tinh khiết quyết định hiệu suất và tỷ lệ thành công của chip trong sản xuất.
Đồng thời, các chuyên gia vật liệu cũng tham gia phát triển giải pháp cho công nghệ đóng gói chip tiên tiến nhằm cải thiện khả năng tản nhiệt, tăng độ bền cơ học và bảo đảm sự ổn định của linh kiện trong quá trình vận hành.
Ở công đoạn kiểm thử, họ cũng chính là những người trực tiếp tham gia đánh giá cấu trúc vật liệu nhằm phát hiện lỗi, đánh giá độ bền và tuổi thọ của chip trước khi đưa ra sản xuất hàng loạt hoặc đưa ra thị trường.
Vì vậy, nguồn nhân lực chất lượng cao trong lĩnh vực khoa học vật liệu được đánh giá là mắt xích quan trọng trong chuỗi sản xuất, cung ứng bán dẫn toàn cầu.
Ngành Khoa học Vật liệu tiên tiến và Công nghệ Nano – cơ hội “vàng” tham gia chuỗi bán dẫn toàn cầu
Trong bối cảnh Việt Nam xác định công nghiệp bán dẫn là lĩnh vực công nghệ chiến lược, đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao năng lực cạnh tranh và thúc đẩy tăng trưởng kinh tế, nhu cầu về nguồn nhân lực trong toàn bộ chuỗi giá trị sản xuất bán dẫn được dự báo sẽ tăng trưởng mạnh trong thời gian sắp tới.
Việc khởi công nhà máy chế tạo chip bán dẫn đầu tiên vào tháng 01/2026 không chỉ đánh dấu bước tiến quan trọng của ngành công nghiệp công nghệ cao tại Việt Nam mà còn mở ra nhu cầu lớn về nhân lực ở các ngành công nghiệp phụ trợ, đặc biệt trong lĩnh vực nghiên cứu và phát triển vật liệu.
Trong bối cảnh đó, chương trình Khoa học Vật liệu tiên tiến và Công nghệ Nano bên cạnh chương trình Công nghệ vi mạch bán dẫn tại Trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội (USTH), được xem là một trong những hướng đào tạo giàu tiềm năng, mở ra cơ hội tham gia trực tiếp vào ngành công nghiệp bán dẫn đang hình thành tại Việt Nam và phát triển mạnh mẽ trên toàn cầu.
Khi theo học chương trình, sinh viên được trang bị kiến thức cơ sở vững chắc về cấu tạo vật liệu, phương pháp chế tạo vật liệu nano cũng như các phương pháp nghiên cứu xác định cấu trúc, tính chất của vật liệu.
Với định hướng đào tạo liên ngành kết hợp chặt chẽ với thực hành, sinh viên sau khi tốt nghiệp không chỉ có khả năng tham gia vào hoạt động nghiên cứu và phát triển vật liệu bán dẫn; vật liệu tiên tiến mà còn có thể đảm nhiệm nhiều vị trí nghiên cứu và phát triển sản phẩm trong các lĩnh vực công nghệ cao như điện tử, năng lượng, môi trường, y sinh, chăm sóc sức khỏe.
Thông tin chi tiết về chương trình Khoa học Vật liệu tiên tiến và Công nghệ Nano, xem tại đây
