Starting a career in chipsBước vào ngành chip

Chip design and chip manufacturing sound like neighbours, yet the people in them often come from different backgrounds. One side works with architecture and code, the other with materials, chemistry and machines. Choosing the side that suits you is the first career decision in this field.

Thiết kế chip và sản xuất chip nghe như hai lĩnh vực sát vách, nhưng người làm ở hai bên thường có nền tảng khác nhau. Một bên làm việc với kiến trúc và mã nguồn, bên kia làm việc với vật liệu, hóa học và máy móc. Chọn bên nào hợp với mình là quyết định nghề nghiệp đầu tiên trong ngành này.

In this chapter

Trong chương này

• Why design and manufacturing are two very different careers, the jobs on each side, and where your background fits
• Whether a master’s degree abroad, for example in Taiwan, is a good way into the field
• The habits that matter more than grades once you start working
• Five books worth reading next, from chip architecture to how chips are made

• Vì sao thiết kế và sản xuất là hai con đường nghề nghiệp rất khác nhau, mỗi bên có những công việc gì, và nền tảng của bạn hợp với bên nào
• Học thạc sĩ ở nước ngoài, chẳng hạn ở Đài Loan, có phải là con đường tốt để vào ngành hay không
• Những thói quen quan trọng hơn điểm số khi bạn bắt đầu đi làm
• Năm cuốn sách nên đọc tiếp, từ kiến trúc chip đến cách con chip được làm ra

Design and manufacturing are two different careers

Thiết kế và sản xuất là hai con đường nghề nghiệp khác nhau

The earlier chapters of this book have already shown the two halves of the industry. On one side are the people who decide what a chip does and how its parts talk to each other: the chip architects of chapters 4 and 5, who work in computer architecture, and the engineers who write the code that describes the hardware. On the other are the people who make it real in the fab: the process engineers of chapters 6 and 7, who work with materials, chemistry and machines, and who spend their days tracing defects back to the step that caused them.

Những chương trước của cuốn sách đã cho thấy hai nửa của ngành. Một bên là những người quyết định con chip làm gì và các bộ phận của nó trao đổi với nhau ra sao. Đó là các chip architect ở chương 4 và 5, làm việc với kiến trúc máy tính (computer architecture), cùng những kỹ sư viết phần mã dùng để mô tả phần cứng. Bên kia là những người biến bản thiết kế thành hiện thực trong nhà máy sản xuất chip (fab). Đó là các kỹ sư quy trình ở chương 6 và 7, làm việc với vật liệu, hóa học và máy móc, ngày ngày lần theo từng lỗi về đúng bước đã gây ra nó.

Each half holds many different jobs. On the design side, the architects work alongside:

Mỗi nửa lại gồm rất nhiều công việc khác nhau. Ở phía thiết kế, bên cạnh các chip architect còn có:

• engineers who write the hardware description, known as RTL
• engineers who verify it before anything is built
• engineers who turn the design into a physical layout, check its timing and hand it over for manufacturing, a step called tape-out^9.1
• analog and mixed-signal designers, and test engineers^9.2

• kỹ sư viết bản mô tả phần cứng, gọi là RTL (Register-Transfer Level)
• kỹ sư kiểm chứng (verification) bản mô tả ấy trước khi có bất cứ thứ gì được chế tạo
• kỹ sư chuyển thiết kế thành sơ đồ bố trí vật lý, kiểm tra thời gian lan truyền tín hiệu (timing) rồi bàn giao để đưa vào sản xuất, bước gọi là tape-out^9.1
• người thiết kế mạch analog và mạch tín hiệu hỗn hợp, cùng các kỹ sư kiểm thử (test)^9.2

On the manufacturing side are:

Ở phía sản xuất có:

• process engineers, each looking after a step
• device engineers
• integration engineers, who make the steps work together
• yield engineers, who track down why chips fail

• kỹ sư quy trình, mỗi người phụ trách một bước
• kỹ sư linh kiện
• kỹ sư tích hợp, lo cho các bước khớp được với nhau
• kỹ sư yield, truy tìm nguyên nhân khiến chip hỏng

Some roles bridge the two: product engineers, for example, carry a chip from design through testing and qualification into full production.^9.3

Có những vị trí bắc cầu giữa hai bên: chẳng hạn, kỹ sư sản phẩm đưa một con chip từ thiết kế qua kiểm thử và thẩm định cho tới sản xuất hàng loạt.^9.3

Electrical and computer engineering lead most directly into design, chemistry and materials science into manufacturing, and physics, the basis of device work, into either.^9.4 Because your degree and your side are tied together this closely, the choice between them matters: it shapes what you study next and where you look for work.

Ngành điện, điện tử và kỹ thuật máy tính dẫn thẳng nhất vào mảng thiết kế, hóa học và khoa học vật liệu dẫn vào mảng sản xuất, còn vật lý, nền tảng của công việc về linh kiện, có thể dẫn sang cả hai bên.^9.4 Ngành học và mảng việc gắn với nhau chặt đến thế, nên chọn bên nào là chuyện hệ trọng: lựa chọn ấy quyết định bạn học gì tiếp và tìm việc ở đâu.

Both halves have room for newcomers, for the reason chapter 8 began with: the world’s need for computing keeps growing, and every new use for it needs people to design and build the chips.

Cả hai nửa đều còn chỗ cho người mới, vì chính lý do chương 8 đã nêu ngay từ đầu: nhu cầu tính toán của thế giới không ngừng tăng, và mỗi ứng dụng mới lại cần người thiết kế và chế tạo chip.

At work, engineers have to become their own teachers

Khi đi làm, kỹ sư phải tự làm thầy của mình

Technology in general, and chip design in particular, changes all the time and changes fast. At school, whether in high school or at university, the problems you are set are fixed, and they usually have one or two known solutions. At work, the problems are open, the answers are yours to find, and the field keeps shifting underneath them.

Công nghệ nói chung, và thiết kế chip nói riêng, thay đổi không ngừng và thay đổi rất nhanh. Ở trường, dù là phổ thông hay đại học, những bài toán được giao đều cố định và thường đã có sẵn một hai lời giải. Đi làm thì khác: bài toán nào cũng để ngỏ, lời giải phải tự mình tìm, còn bản thân lĩnh vực thì không ngừng thay đổi.

So once you start working, you have to become your own best teacher. If you stop pushing yourself, stop digging into new things, or settle where you are, lasting success becomes very hard. Good grades or a top place in the class matter less than they seem: stop learning for a while and the field moves on without you.

Vì thế, khi đã đi làm, bạn phải trở thành người thầy giỏi nhất của chính mình. Nếu không tự thúc đẩy bản thân, không chịu đào sâu vào cái mới, hay dừng lại ở chỗ mình đang đứng, thì rất khó thành công lâu dài. Điểm số cao hay thứ hạng đầu lớp không quan trọng như bạn tưởng: chỉ cần ngừng học một thời gian, lĩnh vực này sẽ đi tiếp mà không chờ bạn.

A long career takes patience and humility

Theo nghề lâu dài cần sự kiên trì và khiêm tốn

This field rewards perseverance. It is also humbling: each person knows only a small part of it, however senior they become. That is a reason to value learning and humility, because they are how you keep gaining knowledge and experience. People who love what they do tend to stay with it long enough to get good at it.

Ngành này trọng sự kiên trì. Nó cũng dạy người ta khiêm tốn: dù thâm niên đến đâu, mỗi người cũng chỉ biết một phần nhỏ của nó. Vì thế hãy coi trọng việc học và sự khiêm tốn: nhờ chúng mà ta tiếp tục tích lũy được kiến thức và kinh nghiệm. Người yêu việc mình làm thường gắn bó đủ lâu để giỏi nghề.

The work will last, too. Around 2013, a senior colleague warned a newcomer to the industry that in five to seven years there would be nothing left to do: there would be no atoms left to work with, so it was time to learn to code instead. More than a decade later there is still plenty of work. As chapter 8 showed, the industry has always found a way past each limit, and there is room to keep innovating for decades to come. Shrinking transistors may one day stop, but many other roads lie open.

Việc trong ngành cũng sẽ còn dài. Khoảng năm 2013, một đồng nghiệp lâu năm từng khuyên một người mới vào ngành rằng chỉ năm đến bảy năm nữa là chẳng còn gì để làm. Theo ông, khi ấy bóng bán dẫn (transistor) đã nhỏ tới cỡ nguyên tử, chẳng còn gì mà thu nhỏ nữa, nên tốt nhất là chuyển sang học lập trình. Hơn mười năm sau, việc vẫn còn rất nhiều. Như chương 8 đã cho thấy, ngành này luôn tìm được đường vượt qua từng giới hạn, và vẫn còn chỗ để sáng tạo trong nhiều thập kỷ tới. Việc thu nhỏ transistor có thể một ngày nào đó dừng lại, nhưng còn biết bao con đường khác đang mở ra.

Books to read next

Sách nên đọc tiếp

Four of these books were recommended by the speakers, and a fifth is added to pair with one of them. Together they make a good next step: two for the design side, two for manufacturing and one for the mindset that both need.

Bốn trong năm cuốn sách dưới đây do các diễn giả giới thiệu, cuốn thứ năm được bổ sung để đọc kèm. Nếu muốn đọc tiếp, đây là những lựa chọn tốt: hai cuốn cho mảng thiết kế, hai cuốn cho mảng sản xuất, và một cuốn cho tư duy mà cả hai bên đều cần.

• Robert P. Colwell, The Pentium Chronicles: The People, Passion, and Politics Behind Intel’s Landmark Chips. Colwell co-led the team behind Intel’s P6 architecture, which reached computers in 1995 and changed how Intel’s processors worked.^9.5 The book goes beyond the technical problem. It follows the whole process of designing a chip: setting up teams, how the architecture and validation teams work together, and the politics along the way.^9.6 Recommended by Dr. Bình Phạm.
• John L. Hennessy and David A. Patterson, Computer Architecture: A Quantitative Approach. The standard reference on how processors are designed, by John Hennessy of Stanford and David Patterson of Berkeley. Its latest editions use RISC-V, the open instruction set of chapter 8, for their examples.^9.7 Recommended by Dr. Lan Vũ.
• S. M. Sze, Yiming Li and Kwok K. Ng, Physics of Semiconductor Devices. In 1967, Simon Sze, the book’s first author, and Dawon Kahng at Bell Labs described how a floating-gate transistor, whose isolated gate holds an electric charge, could serve as the cell of a reprogrammable memory.^9.8 His book is the classic reference on the physics of semiconductor devices. It is dense, but it lays the foundations that anyone heading into semiconductor manufacturing or device work needs.^9.9 Recommended by Dr. Đăng Trịnh.
• James D. Plummer, Michael D. Deal and Peter B. Griffin, Silicon VLSI Technology: Fundamentals, Practice and Modeling. Where Sze explains how devices work, this book explains how they are made. It describes both the manufacturing practice and the science behind the steps of chapter 6, from lithography to deposition and etch.^9.10 Added by the editors as a companion to Sze.
• Adam Grant, Originals: How Non-Conformists Move the World. Not a technical book. A psychologist at the University of Pennsylvania looks at how new ideas come into the world. Anyone creating something new goes through failures and stretches of feeling lost; failure comes with the territory, and the book is about preparing for that and getting to the result you want.^9.11 Recommended by Dr. Lan Vũ.

• Robert P. Colwell, The Pentium Chronicles: The People, Passion, and Politics Behind Intel’s Landmark Chips. Colwell là một trong những người dẫn dắt nhóm tạo ra kiến trúc P6 của Intel. Kiến trúc này có mặt trên máy tính từ năm 1995 và đã thay đổi cách các bộ xử lý của Intel hoạt động.^9.5 Cuốn sách vượt ra ngoài bài toán kỹ thuật để đi qua toàn bộ quá trình thiết kế một con chip. Tác giả kể chuyện dựng đội ngũ, cách nhóm kiến trúc và nhóm kiểm chứng (validation) phối hợp với nhau, và cả chuyện chính trị nội bộ trong suốt dự án.^9.6 Do TS. Bình Phạm giới thiệu.
• John L. Hennessy và David A. Patterson, Computer Architecture: A Quantitative Approach. Cuốn sách tham khảo kinh điển về thiết kế bộ xử lý, do John Hennessy (Stanford) và David Patterson (Berkeley) viết. Các ấn bản gần đây nhất lấy RISC-V, instruction set mở ở chương 8, làm ví dụ.^9.7 Do TS. Lan Vũ giới thiệu.
• S. M. Sze, Yiming Li và Kwok K. Ng, Physics of Semiconductor Devices. Năm 1967, Simon Sze, tác giả thứ nhất của cuốn sách, cùng Dawon Kahng ở Bell Labs đã mô tả floating-gate transistor, loại transistor có cổng nổi giữ được điện tích, và cách dùng nó làm ô nhớ cho bộ nhớ ghi xóa được nhiều lần.^9.8 Cuốn sách của ông là giáo trình kinh điển về vật lý linh kiện bán dẫn. Sách khá nặng, nhưng đặt nền móng mà ai định theo mảng sản xuất bán dẫn hay linh kiện cũng cần.^9.9 Do TS. Đăng Trịnh giới thiệu.
• James D. Plummer, Michael D. Deal và Peter B. Griffin, Silicon VLSI Technology: Fundamentals, Practice and Modeling. Sách của Sze giải thích linh kiện hoạt động ra sao, còn cuốn này giải thích chúng được làm ra như thế nào. Sách trình bày cả thực tiễn sản xuất lẫn nền tảng khoa học đằng sau các bước ở chương 6, từ quang khắc đến lắng đọng và khắc.^9.10 Ban biên tập bổ sung, để đọc cùng cuốn của Sze.
• Adam Grant, Originals: How Non-Conformists Move the World. Không phải sách kỹ thuật. Một nhà tâm lý học ở Đại học Pennsylvania tìm hiểu xem những ý tưởng mới đến với thế giới như thế nào. Ai làm ra điều gì mới cũng phải trải qua thất bại và những lúc thấy mình lạc hướng; với cái mới, thất bại vốn là chuyện đương nhiên. Cuốn sách bàn về cách chuẩn bị tinh thần cho điều đó để đạt được kết quả mình muốn.^9.11 Do TS. Lan Vũ giới thiệu.

Whichever half of the industry you choose, it depends on the other: every chip in this book was drawn by one side and built by the other.

Dù chọn nửa nào của ngành, bạn vẫn luôn cần đến nửa kia: mọi con chip trong cuốn sách này đều do một bên vẽ nên và bên kia làm ra.