How Vietnam gets into photonicsViệt Nam bước vào ngành bằng cách nào

Vietnam has more than one way in. Seven chapters of this book carried a box headed “Vietnam’s way in”, and each gave a different answer: design problems that are still open, skills learned at a computer, mature processes, custom networks, national infrastructure, packaging and testing, research labs abroad. This last chapter puts those routes side by side. It asks which is cheapest to start, which gives a result soonest, and which a student can take today.

Việt Nam không chỉ có một con đường vào ngành. Bảy chương của cuốn sách có một khung mang tên “Hướng đi cho Việt Nam”, và mỗi khung đưa ra một câu trả lời khác nhau. Đó là những bài toán thiết kế còn bỏ ngỏ, những kỹ năng học ngay bên máy tính, các quy trình đã hoàn thiện, những mạng cáp quang may đo, hạ tầng quốc gia, đóng gói và kiểm thử, các phòng thí nghiệm ở nước ngoài. Chương cuối này đặt những con đường ấy cạnh nhau và hỏi: đường nào bắt đầu rẻ nhất, đường nào sớm có kết quả nhất, và đường nào một sinh viên có thể đi ngay hôm nay.

In this chapter

Trong chương này

• Why photonics leaves more room for a newcomer than leading-edge logic chips
• How the routes in compare, and in what order to take them
• How a design gets made on a shared wafer abroad
• How a shared clean room serves paying users
• Where to study photonics, and where an internship can lead

• Vì sao người đi sau có nhiều cơ hội với quang tử hơn với chip logic tiên tiến nhất
• Các con đường vào ngành khác nhau thế nào, và nên đi theo thứ tự nào
• Một bản thiết kế được chế tạo trên tấm wafer dùng chung ở nước ngoài ra sao
• Một phòng sạch dùng chung phục vụ người dùng trả phí ra sao
• Học quang tử ở đâu, và một kỳ thực tập có thể dẫn tới đâu

Why photonics suits a newcomer

Vì sao ngành quang tử phù hợp với người đi sau

Leading-edge logic chips are a hard field to enter late. After more than sixty years of refinement, the contest there turns largely on capital, machines and factory size, as chapter 2 put it. Photonics is a different game. Its photonic chips differ from logic chips in three ways that this book has met one at a time.

Chip logic tiên tiến nhất là lĩnh vực rất khó chen chân nếu đến muộn. Sau hơn sáu mươi năm hoàn thiện, cuộc đua ở đó chủ yếu là cuộc đua về vốn, máy móc và quy mô nhà máy, như chương 2 đã nói. Quang tử học (photonics) thì khác. Chip quang tử (photonic integrated circuit) khác chip logic ở ba điểm đã lần lượt được bàn tới trong các chương trước.

• They are made on mature processes several generations behind the leading edge, so the tools cost far less (chapter 4).
• Their markets are many and small, and each needs its own materials and careful tuning, which rewards skill more than scale (chapters 2 and 4).
• Much is still being invented, from lasers that emit many wavelengths at once to parts for new kinds of fiber, so there is room for new ideas and new patents (chapters 5 and 8).

• Chúng được sản xuất trên các quy trình đã hoàn thiện, đi sau công nghệ tiên tiến nhất nhiều thế hệ, nên thiết bị rẻ hơn nhiều (chương 4).
• Thị trường của chúng nhỏ lẻ và phân tán, mỗi thị trường cần vật liệu riêng và cách tinh chỉnh tỉ mỉ riêng, vì thế tay nghề quan trọng hơn quy mô (chương 2 và 4).
• Nhiều thứ vẫn đang được phát minh, từ laser phát nhiều bước sóng cùng lúc đến linh kiện cho những loại sợi quang mới; chỗ cho ý tưởng mới và bằng sáng chế mới vì thế vẫn còn rộng (chương 5 và 8).

Photonics is still a hard field, but these points keep it open. A first step takes a trained team and a fab somewhere that will make its chips, which can belong to someone else.

Quang tử vẫn là ngành khó, nhưng những điều đó giữ cho ngành này rộng cửa. Bước đầu tiên đòi hỏi một đội ngũ được đào tạo bài bản và một nơi để chế tạo chip, mà nơi ấy có thể là nhà máy của người khác.

Design comes first, a clean room at home last

Thiết kế đi trước, phòng sạch trong nước đến sau cùng

The routes differ in what they cost, how soon they give a result, and who can take them; taken on all three together, learning design comes first and a shared clean room at home comes last. The table rates each one roughly, as a guide for choosing a first step.

Các con đường khác nhau ở chi phí, ở thời gian đến khi có kết quả, và ở chỗ ai có thể đi. Xét cả ba mặt cùng lúc, học thiết kế đứng đầu, còn phòng sạch dùng chung trong nước xếp cuối cùng. Bảng dưới đây đánh giá sơ bộ từng con đường, để làm gợi ý khi chọn bước đầu tiên.

The reasons for that order, route by route:

Lý do của thứ tự ấy, xét theo từng con đường:

1. Learn design and simulation. It is the cheapest start, the one a student controls entirely, and every later route needs it.
2. Intern in a lab abroad. It costs the student little, gives a result within months, and can lead on to a master’s or a PhD.
3. Make designs on shared wafer runs. It turns skill into real chips without a fab at home, at the price of a fee and a wait.
4. Custom networks, then packaging and testing. Both are real industries with customers, but engineers and companies build them over years, not a student over a semester.
5. A shared clean room at home. It is the most expensive and the slowest, and the one that lasts longest. It makes sense once the routes above have produced enough people and projects to keep it busy.

1. Học thiết kế và mô phỏng. Đây là điểm xuất phát rẻ nhất, hoàn toàn nằm trong tay sinh viên, và mọi con đường về sau đều cần đến nó.
2. Thực tập ở phòng thí nghiệm nước ngoài. Sinh viên tốn ít, có kết quả sau vài tháng, và có thể học tiếp lên thạc sĩ hay tiến sĩ.
3. Chế tạo trên wafer dùng chung. Con đường này biến kỹ năng thành con chip thật mà trong nước không cần có nhà máy, đổi lại là một khoản phí và thời gian chờ.
4. Mạng cáp quang may đo, rồi đóng gói và kiểm thử. Cả hai đều là những ngành công nghiệp thật, có khách hàng thật, nhưng là việc của kỹ sư và doanh nghiệp trong nhiều năm, không phải của một sinh viên trong một học kỳ.
5. Một phòng sạch dùng chung trong nước. Đây là con đường tốn kém nhất, chậm nhất, và cũng bền lâu nhất. Nó phát huy hiệu quả nhất khi các con đường nói trên đã tạo ra đủ người và đủ dự án để thiết bị luôn có việc.

The routes also feed one another. Design skills make a shared wafer run worth its fee. Runs build up the projects and the users that a clean room at home will need, and people who have trained abroad bring back the know-how to run it.

Các con đường này còn tiếp sức cho nhau. Có kỹ năng thiết kế thì một đợt chạy wafer dùng chung mới đáng đồng tiền bỏ ra. Các đợt chạy ấy dần tạo ra những dự án và những người dùng mà một phòng sạch trong nước sẽ cần, còn những người từng được đào tạo ở nước ngoài mang về kinh nghiệm để vận hành nó.

Getting a design made without a fab at home

Đưa thiết kế đi chế tạo khi trong nước chưa có nhà máy

A university that designs a photonic chip does not need a factory of its own to see it made. The usual answer is a multi-project wafer (MPW) run. A foundry, a factory that makes chips to other people’s designs, collects designs from many customers and lays them side by side on one set of masks and one batch of wafers. The cost is split among them, so each group pays for its share of a wafer instead of a whole run.

Một trường đại học thiết kế được chip quang tử không cần tự có nhà máy mới thấy được con chip của mình. Cách thường dùng là một đợt chạy wafer đa dự án (multi-project wafer, MPW). Một foundry, tức nhà máy nhận sản xuất chip theo thiết kế của khách hàng, gom thiết kế của nhiều khách, xếp chúng cạnh nhau trên cùng một bộ mặt nạ và cùng một mẻ wafer. Chi phí được chia theo phần wafer mỗi nhóm dùng, nên không nhóm nào phải trả cho cả một đợt sản xuất.

Several services offer this for photonics. AIM Photonics is a US manufacturing institute, funded by federal money matched by universities, industry and state governments. Its MPW runs lower the cost of a prototype for a single buyer and are open to start-ups and academic researchers.^10.1 In Europe, the Europractice service gives access to MPW runs at several photonics foundries, among them AMF in Singapore.^10.2

Nhiều dịch vụ làm việc này cho chip quang tử. AIM Photonics là một viện đổi mới sản xuất của Hoa Kỳ, hoạt động bằng ngân sách liên bang cộng với vốn đối ứng từ các trường đại học, doanh nghiệp và chính quyền các bang. Các đợt MPW của viện giúp từng khách hàng giảm chi phí làm mẫu thử. Cả start-up lẫn nhà nghiên cứu ở trường đại học đều dùng được.^10.1 Ở châu Âu, dịch vụ Europractice đưa thiết kế vào các đợt MPW tại nhiều foundry quang tử, trong đó có AMF (Advanced Micro Foundry) ở Singapore.^10.2

Electronic chips work the same way. TSMC’s CyberShuttle lets many designs share one mask set, which by TSMC’s own figure cuts prototyping cost by up to 90%.^10.3 Its University FinFET Program opens its processes to university researchers and students.^10.4

Với chip điện tử, cách làm cũng tương tự. Dịch vụ CyberShuttle của TSMC cho nhiều thiết kế dùng chung một bộ mặt nạ, và theo chính TSMC, cách này giảm tới 90% chi phí làm mẫu thử.^10.3 Chương trình University FinFET của hãng mở quy trình sản xuất cho nhà nghiên cứu và sinh viên đại học.^10.4

That makes a natural division of work. A team at home does what needs no clean room: simulation, design, the testing of finished chips, and the writing of the research project. A group abroad that already runs the process makes the chips. For a first prototype that a university cannot pay for alone, joining the run of a group abroad and sharing its costs is often the way in.

Từ đó hình thành một cách chia việc tự nhiên. Nhóm trong nước làm những phần không cần phòng sạch: mô phỏng, thiết kế, kiểm thử con chip đã hoàn thiện, và viết đề án nghiên cứu. Một nhóm ở nước ngoài vốn đã nắm quy trình sẽ lo phần chế tạo. Với mẫu thử đầu tiên mà một trường đại học khó tự chi trả, cách khả thi thường là cùng tham gia đợt chạy wafer của một nhóm ở nước ngoài và góp chung chi phí.

It helps to pick the problem well, too. A design that a company or a research institute already needs has a user waiting for it. A team that works alongside such a group follows the field’s real direction instead of guessing at it, and does not spend years solving a problem nobody has.

Chọn đúng bài toán cũng quan trọng không kém. Một bản thiết kế mà doanh nghiệp hay viện nghiên cứu đang cần thì đã có sẵn người dùng. Nhóm nào làm việc sát cánh với những đơn vị như thế sẽ bám sát hướng đi thật của ngành thay vì phải đoán, và không mất nhiều năm giải một bài toán chẳng ai cần.

A clean room lasts when many paying users share it

Phòng sạch trụ vững khi có nhiều người dùng chung và trả phí

A clean room is expensive to build and expensive to keep. Staff, maintenance, gases and power cost money every year, whether or not anyone uses the tools. The facilities that last are the ones shared by many users who pay for what they use.

Một phòng sạch tốn kém khi xây, và tốn kém cả khi duy trì. Nhân sự, bảo trì, khí công nghệ và điện năng năm nào cũng ngốn tiền, dù có ai dùng thiết bị hay không. Những cơ sở trụ vững lâu dài là những nơi có nhiều người dùng chung, và ai dùng bao nhiêu thì trả bấy nhiêu.

The nanofabrication facility at the University of California, Santa Barbara (UCSB) is a well-known example. Its 12,000 square feet (about 1,100 square meters) of clean room, with space for up to 350 researchers, are open to the university’s own researchers, to other universities and to companies.^10.5 Users pay a flat hourly fee that covers all the equipment, and the rate depends on who they are.^10.6

Cơ sở chế tạo nano của Đại học California, Santa Barbara (UCSB) là một ví dụ nổi tiếng. Khu phòng sạch rộng khoảng 1.100 mét vuông (12.000 bộ vuông), đủ chỗ cho tối đa 350 nhà nghiên cứu. Nơi này mở cửa cho nhà nghiên cứu trong trường, cho các trường đại học khác và cho doanh nghiệp.^10.5 Người dùng trả một mức phí trọn gói theo giờ cho mọi thiết bị, mức phí khác nhau tùy loại người dùng.^10.6

For a small photonics company, renting hours in a facility like this is what lets it make a first prototype. For the facility, companies paying the higher rate help keep the tools running for students.

Với một công ty quang tử nhỏ, chính việc thuê giờ ở một cơ sở như thế giúp họ làm được mẫu thử đầu tiên. Về phía cơ sở, những doanh nghiệp trả mức phí cao hơn góp phần giữ cho thiết bị luôn chạy, phục vụ cả sinh viên.

The lesson for a new facility is to plan where its income will come from before it is built. Universities pay for their research projects. Companies pay for prototypes, and also for analysis services, such as examining their products under an electron microscope. A clear plan for those users, and people trained to run the tools well enough to win their orders, has to come first. A clean room that is built first and funded later is the one most likely to stand idle.

Bài học cho một cơ sở mới là phải tính xem nguồn thu đến từ đâu trước khi xây. Các trường đại học trả tiền cho đề tài nghiên cứu của mình. Doanh nghiệp trả tiền để làm mẫu thử, và cả cho dịch vụ phân tích, chẳng hạn soi sản phẩm của họ dưới kính hiển vi điện tử. Phải có trước một kế hoạch rõ ràng cho những người dùng ấy, cùng những người được đào tạo để vận hành thiết bị đủ giỏi mà giành được đơn hàng. Một phòng sạch xây trước rồi mới lo chi phí vận hành sau là nơi dễ bị bỏ không nhất.

A shared facility also works best when it gathers users in one place. The more universities and companies book time on the same tools, the better those tools are kept and the more of the running cost the fees cover. Singapore’s NSTIC (chapter 9) is built this way. It is led by A*STAR, Singapore’s Agency for Science, Technology and Research, and gives researchers and companies a common clean room, equipment and staff for prototyping, testing and small-volume manufacturing.^10.7 It started in 2024 with about S$180 million for flat optics and silicon photonics. In 2025 Singapore committed S$500 million more for a national R&D fab, due in 2027 and open to public and private users, which brings the total to about S$680 million.^10.8

Một cơ sở dùng chung cũng chạy tốt nhất khi gom được người dùng về một chỗ. Càng nhiều trường đại học và doanh nghiệp đặt giờ trên cùng một bộ thiết bị, thiết bị càng được chăm sóc chu đáo, và phí thu về càng gánh được nhiều phần chi phí vận hành. NSTIC của Singapore (chương 9) được xây dựng theo cách này. Trung tâm do A*STAR (Cơ quan Khoa học, Công nghệ và Nghiên cứu Singapore) dẫn dắt, cho nhà nghiên cứu và doanh nghiệp dùng chung phòng sạch, thiết bị và đội ngũ để làm mẫu thử, kiểm thử và sản xuất loạt nhỏ.^10.7 NSTIC khởi đầu năm 2024 với khoảng 180 triệu đô la Singapore cho quang học phẳng (flat optics) và silicon photonics. Năm 2025, Singapore cam kết thêm 500 triệu đô la Singapore cho một nhà máy R&D quốc gia, dự kiến hoạt động năm 2027 và mở cho cả khu vực công lẫn tư nhân. Tổng cộng, con số lên tới khoảng 680 triệu đô la Singapore.^10.8

A first research clean room need not start with the scanners of a production fab, either. Electron-beam lithography, itself a costly tool but far cheaper than those, writes a pattern directly with a beam of electrons, with no mask. It is far too slow for mass production, but it draws very fine features, and research labs use it to make devices such as the flat lenses of chapter 9.^10.9

Một phòng sạch nghiên cứu đầu tiên cũng không nhất thiết phải bắt đầu bằng những máy quang khắc của nhà máy sản xuất. Quang khắc chùm điện tử (electron-beam lithography) “vẽ” hình mẫu trực tiếp bằng một chùm điện tử, không cần mặt nạ. Thiết bị này cũng đắt, nhưng rẻ hơn những máy ấy nhiều. Cách này quá chậm cho sản xuất hàng loạt, nhưng vẽ được những chi tiết rất mảnh, và các phòng thí nghiệm dùng nó để làm những linh kiện như thấu kính phẳng ở chương 9.^10.9

Where to study and intern

Học và thực tập ở đâu

Several Vietnamese universities teach photonics. Hanoi University of Science and Technology (HUST), the Posts and Telecommunications Institute of Technology (PTIT), the University of Danang and Ho Chi Minh City University of Technology are all places to start. The list is not complete, so it is worth asking any school which of its labs and courses cover optics, optoelectronics and photonic devices.

Nhiều trường đại học ở Việt Nam có giảng dạy về quang tử. Đại học Bách khoa Hà Nội, Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông, Đại học Đà Nẵng và Trường Đại học Bách khoa (Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh) đều là những điểm khởi đầu. Danh sách này chưa đầy đủ, nên ở trường nào cũng đáng hỏi xem phòng thí nghiệm và môn học nào đề cập đến quang học, quang điện tử và linh kiện quang tử.

What to learn builds on chapter 3: physics and optics first, then chip architecture, simulation, layout and building-block libraries, with semiconductor materials and hands-on lab measurement alongside. A photonic chip is designed by a team that mixes these skills, so someone with depth in one and a working grasp of the others has a clear edge.

Nên học gì thì có thể dựa trên chương 3: trước hết là vật lý và quang học, rồi đến kiến trúc chip, mô phỏng, vẽ layout và thư viện khối có sẵn, song song với vật liệu bán dẫn và kỹ năng đo đạc thực hành trong phòng thí nghiệm. Một con chip quang tử là sản phẩm của cả một nhóm kết hợp các kỹ năng ấy, nên người giỏi sâu một mảng và hiểu đủ dùng các mảng còn lại sẽ có lợi thế rõ rệt.

An internship abroad is the fastest way to work with real tools. Research institutes in the region take students for a few months. Singapore’s NSTIC, as chapter 9 noted, invites university staff and students to work with it, and A*STAR offers scholarships and attachments.^10.10 Programs change from year to year, so check each one’s current terms before applying.

Thực tập ở nước ngoài là cách nhanh nhất để được làm việc với thiết bị thật. Các viện nghiên cứu trong khu vực nhận sinh viên thực tập vài tháng. Như chương 9 đã nhắc, NSTIC của Singapore mời giảng viên và sinh viên đại học đến làm việc cùng, và A*STAR có các suất học bổng lẫn thực tập.^10.10 Các chương trình thay đổi theo từng năm, vì vậy nên xem kỹ điều kiện hiện hành của từng nơi trước khi nộp hồ sơ.