Cận cảnh chip bảo mật đầu tiên do kỹ sư Viettel thiết kế - những thông tin nào chưa được tiết lộ

[Mạnh Quân✔]

Theo thông cáo báo chí Tập đoàn Viettel công bố trên website ngày 3/11/2026, hôm nay Ban Cơ yếu Chính phủ và Tập đoàn Công nghiệp Viễn thông Quân đội (Viettel) chính thức công bố chip bảo mật VGC v1.0 cùng nền tảng bán dẫn bảo mật đầu tiên do Việt Nam làm chủ thiết kế. Đây là một dấu mốc quan trọng đối với ngành công nghiệp bán dẫn trong nước, đặc biệt trong lĩnh vực thiết kế vi mạch chuyên dụng phục vụ bảo mật thông tin. Điểm đáng chú ý của sự kiện không chỉ nằm ở việc Việt Nam đã phát triển thành công một con chip có khả năng xử lý các thuật toán mật mã, mà còn ở việc từng bước làm chủ công nghệ thiết kế phần cứng bảo mật, một lĩnh vực đòi hỏi sự kết hợp giữa kiến thức chuyên sâu về vi điện tử, kiến trúc máy tính, kỹ thuật mật mã và an toàn thông tin.

Đặc điểm và thông số kỹ thuật VGC v1.0

Theo thông cáo báo chí, VGC v1.0 là chip bảo mật chuyên dụng được phát triển trên tiến trình công nghệ CMOS 28 nm, tích hợp khoảng 300 triệu bóng bán dẫn (transistor) và có kích thước đóng gói 10 × 10 mm. Chip sử dụng nền tảng kiến trúc tập lệnh mở RISC-V, cho phép các kỹ sư chủ động thiết kế và tùy chỉnh bộ xử lý theo yêu cầu của hệ thống bảo mật. Kết quả đo kiểm cho thấy chip có khả năng thực hiện các tác vụ mã hóa và giải mã nhanh gấp khoảng 15 lần so với giải pháp thuần phần mềm trong cùng điều kiện thử nghiệm.

Mình đã tìm hiểu kỹ hơn về loại chip này, có thể nói về bản chất, VGC v1.0 không phải là một bộ vi xử lý đa năng như CPU của máy tính hay điện thoại thông minh mà là một vi mạch được tối ưu cho những chức năng bảo mật chuyên biệt. Cụ thể là thay vì sử dụng bộ xử lý thông thường để thực hiện toàn bộ thuật toán mật mã bằng phần mềm, chip có thể sử dụng các khối phần cứng chuyên dụng để tăng tốc quá trình xử lý. Cách tiếp cận này giúp nâng cao hiệu năng và tạo điều kiện triển khai những cơ chế bảo vệ khóa mật mã, xác thực và xử lý dữ liệu nhạy cảm ở cấp độ phần cứng.

Thông số 300 triệu transistor cho thấy VGC v1.0 có quy mô tích hợp đáng kể, vượt xa những vi điều khiển đơn giản thường sử dụng trong các thiết bị điện tử dân dụng. Tuy nhiên, số lượng transistor không phải là tiêu chí duy nhất phản ánh trình độ công nghệ của một con chip. Hiệu năng thực tế còn phụ thuộc vào kiến trúc xử lý, số lượng và chức năng của các khối phần cứng, tốc độ xung nhịp, dung lượng bộ nhớ, mức tiêu thụ điện năng và khả năng tối ưu thiết kế. Hiện nay, thông cáo chưa cung cấp đầy đủ các thông số này vì vậy chưa thể đánh giá toàn diện năng lực xử lý của VGC v1.0 hoặc so sánh trực tiếp với các dòng chip bảo mật quốc tế.

Viettel đã làm chủ những công nghệ nào để phát triển VGC v1.0?

Thành tựu quan trọng nhất của dự án này theo mình nghĩ là Viettel đã làm chủ thiết kế một vi mạch bảo mật chuyên dụng từ việc xác định yêu cầu kỹ thuật, xây dựng giải pháp mật mã đến thiết kế và hiện thực hóa các chức năng trên silicon. Trong quá trình phát triển, Ban Cơ yếu Chính phủ, trực tiếp là đơn vị M2, chịu trách nhiệm xác định yêu cầu bảo mật, xây dựng thuật toán mật mã và các tiêu chí đánh giá. Trung tâm Bán dẫn Viettel đảm nhiệm việc thiết kế vi mạch, tích hợp các thành phần chức năng và chuyển thiết kế thành sản phẩm chip thực tế.

Để phát triển một con chip như VGC v1.0, đội ngũ kỹ sư phải thực hiện nhiều công đoạn phức tạp, bao gồm thiết kế kiến trúc hệ thống, mô tả phần cứng bằng các ngôn ngữ chuyên dụng như Verilog hoặc SystemVerilog, kiểm chứng hoạt động logic, tổng hợp mạch, thiết kế vật lý và hoàn thiện dữ liệu phục vụ chế tạo. Sau khi thiết kế được chuyển đến nhà máy bán dẫn, chip được chế tạo trên wafer silicon, tiếp tục trải qua các công đoạn đóng gói, đo kiểm và đánh giá chức năng. Việc VGC v1.0 đã có sản phẩm thực tế và vượt qua các hạng mục đo kiểm kỹ thuật trong quý I/2026 cho thấy dự án không chỉ dừng ở mức nghiên cứu lý thuyết hoặc thử nghiệm trên FPGA, mà đã đạt đến giai đoạn hiện thực hóa thành vi mạch bán dẫn.

Một điểm đáng chú ý khác là việc sử dụng kiến trúc RISC-V. Đây là kiến trúc tập lệnh mở đang được nhiều tổ chức nghiên cứu và doanh nghiệp bán dẫn trên thế giới phát triển. Khác với một số kiến trúc xử lý độc quyền, RISC-V cho phép các nhà thiết kế chủ động xây dựng bộ xử lý và tùy chỉnh kiến trúc phù hợp với mục đích sử dụng. Đối với VGC v1.0, việc lựa chọn RISC-V tạo điều kiện để Viettel phát triển các bộ xử lý chuyên dụng, tích hợp những chức năng mật mã riêng và từng bước hình thành hệ sinh thái thiết kế chip có khả năng tái sử dụng. Tuy nhiên, sử dụng RISC-V không đồng nghĩa với việc toàn bộ các thành phần của chip đều do Việt Nam tự phát triển, bởi quá trình thiết kế vi mạch hiện đại vẫn có thể sử dụng các thư viện công nghệ, khối sở hữu trí tuệ bán dẫn (IP) và công cụ thiết kế điện tử từ những nhà cung cấp quốc tế.

Tuy nhiên, cũng cần phân biệt rõ giữa năng lực thiết kế chip và năng lực chế tạo chip. Theo nội dung thông cáo, Việt Nam đã làm chủ thiết kế VGC v1.0, nhưng chưa có thông tin xác nhận lô chip đầu tiên được chế tạo tại một nhà máy bán dẫn trong nước. Việc Viettel đang xây dựng nhà máy chế tạo chip tại Hòa Lạc cho thấy Việt Nam tiếp tục phát triển năng lực sản xuất wafer silicon, hướng tới hoàn thiện chuỗi giá trị bán dẫn. Do đó, chưa thể kết luận rằng Việt Nam đã tự chủ toàn bộ các công đoạn từ thiết kế, chế tạo transistor, sản xuất wafer đến đóng gói và kiểm định chip.

Xét riêng về công nghệ chế tạo, tiến trình CMOS 28 nm được sử dụng cho VGC v1.0 thuộc nhóm công nghệ bán dẫn đã trưởng thành. Trên thế giới, các tập đoàn như TSMC, Samsung và Intel đã phát triển những tiến trình tiên tiến hơn, bao gồm các thế hệ 7 nm, 5 nm, 3 nm và 2 nm. Những công nghệ này chủ yếu phục vụ các bộ xử lý hiệu năng cao, chip trí tuệ nhân tạo và các hệ thống đòi hỏi mật độ transistor rất lớn. Vì vậy nếu chỉ xét theo kích thước tiến trình chế tạo, VGC v1.0 chưa thuộc nhóm chip sử dụng công nghệ bán dẫn tiên tiến nhất thế giới. Song cũng nên nhớ việc sử dụng công nghệ 28 nm không có nghĩa VGC v1.0 là một sản phẩm lạc hậu. Trong ngành bán dẫn, không phải mọi ứng dụng đều cần đến tiến trình nhỏ nhất. Những chip chuyên dụng phục vụ điều khiển công nghiệp, quản lý nguồn, kết nối thiết bị và bảo mật phần cứng thường ưu tiên độ ổn định, độ tin cậy, chi phí sản xuất và khả năng duy trì nguồn cung trong thời gian dài. Với những yêu cầu như vậy, các tiến trình trưởng thành như 28 nm vẫn có giá trị thương mại và kỹ thuật đáng kể. Việc lựa chọn 28 nm cho VGC v1.0 là hướng tiếp cận hợp lý, phù hợp với chức năng bảo mật chuyên dụng và điều kiện phát triển công nghiệp bán dẫn của Việt Nam.

Nếu xét về năng lực thiết kế, VGC v1.0 thể hiện một trình độ công nghệ đáng chú ý hơn so với việc chỉ nhìn vào con số 28 nm. Việc phát triển một vi mạch có khoảng 300 triệu transistor, sử dụng kiến trúc RISC-V và tích hợp các chức năng xử lý mật mã chuyên dụng đòi hỏi năng lực thiết kế hệ thống trên chip (SoC), tích hợp các khối chức năng và kiểm chứng thiết kế tương đối phức tạp. Đây là bước tiến quan trọng so với việc chỉ thiết kế những mạch logic đơn giản hoặc các vi điều khiển có quy mô tích hợp nhỏ.

Chip bảo mật là gì?
Chip bảo mật (Security Chip hoặc Secure Element) là một loại vi mạch bán dẫn được thiết kế chuyên dụng để thực hiện các chức năng bảo vệ thông tin, lưu trữ và quản lý khóa mật mã, mã hóa, giải mã dữ liệu, xác thực danh tính và bảo đảm tính toàn vẹn của hệ thống điện tử. Khác với các bộ vi xử lý thông thường có nhiệm vụ xử lý nhiều loại tác vụ, chip bảo mật tập trung vào việc bảo vệ những thông tin nhạy cảm và thực hiện các thao tác mật mã trong một môi trường phần cứng được kiểm soát chặt chẽ, nhằm hạn chế nguy cơ bị đánh cắp dữ liệu hoặc xâm nhập trái phép.

Về nguyên lý hoạt động, chip bảo mật có thể tích hợp bộ xử lý chuyên dụng, bộ nhớ an toàn, bộ sinh số ngẫu nhiên, các khối tăng tốc thuật toán mật mã và những cơ chế chống can thiệp vật lý. Khi hệ thống cần mã hóa dữ liệu, xác thực người dùng hoặc tạo chữ ký số, chip sẽ thực hiện các thao tác mật mã và trả kết quả cho thiết bị chủ. Trong những thiết kế có vùng lưu trữ khóa an toàn, khóa bí mật có thể được giữ bên trong chip mà không cần cung cấp trực tiếp cho hệ điều hành hoặc phần mềm ứng dụng. Nhờ đó, ngay cả khi một phần mềm trên thiết bị bị xâm nhập, kẻ tấn công vẫn có thể gặp nhiều khó khăn hơn trong việc truy xuất khóa mật mã.

Tuy nhiên chip bảo mật không phải là một sản phẩm duy nhất với cấu trúc và chức năng giống nhau. Trên thực tế, đây là một nhóm công nghệ bao gồm chip Secure Element, TPM (Trusted Platform Module), chip bảo mật tích hợp trong bộ xử lý, chip mật mã chuyên dụng và các vi điều khiển bảo mật. Mỗi loại được thiết kế cho những mục đích khác nhau, từ bảo vệ dữ liệu trên máy tính, điện thoại thông minh, thẻ ngân hàng đến xác thực thiết bị IoT, hệ thống công nghiệp và hạ tầng thông tin trọng yếu.

Sự khác biệt căn bản giữa chip bảo mật và giải pháp bảo mật thuần phần mềm nằm ở khả năng thiết lập một vùng tin cậy ở cấp độ phần cứng. Trong giải pháp phần mềm, các thuật toán mật mã được CPU thực hiện và mức độ an toàn phụ thuộc nhiều vào hệ điều hành, bộ nhớ và cơ chế quản lý khóa. Đối với chip bảo mật chuyên dụng, những chức năng quan trọng có thể được tách khỏi môi trường xử lý thông thường, qua đó giảm bề mặt tấn công và tăng khả năng chống lại các hình thức truy cập trái phép. Dù vậy, mức độ an toàn thực tế vẫn phụ thuộc vào thiết kế chip, khả năng chống tấn công vật lý, chất lượng thuật toán và quá trình kiểm định độc lập.

Ngày nay, chip bảo mật đã trở thành một thành phần quan trọng trong nhiều sản phẩm điện tử và hệ thống công nghệ thông tin. Chúng được sử dụng trong điện thoại thông minh để bảo vệ dữ liệu sinh trắc học và khóa mã hóa, trong máy tính để hỗ trợ khởi động an toàn và mã hóa ổ đĩa, trong thẻ ngân hàng để thực hiện giao dịch bảo mật, trong thiết bị IoT để xác thực danh tính và trong các hệ thống quốc phòng, an ninh để bảo vệ thông tin có yêu cầu bảo mật cao.

Thị trường chip bảo mật hiện nay đã hình thành tương đối hoàn chỉnh, với sự tham gia của nhiều tập đoàn bán dẫn lớn như Infineon Technologies của Đức, NXP Semiconductors của Hà Lan, STMicroelectronics của châu Âu, Microchip Technology của Mỹ và Samsung Electronics của Hàn Quốc.