MỸ – Các mạch tích hợp tần số vô tuyến (chip RFIC – radio frequency integrated circuits) đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao năng lực truyền thông (như quá trình chuyển đổi từ mạng 5G lên 6G) cũng như nhiều ứng dụng công nghệ khác. Tuy nhiên, đây là một trong những loại chip khó thiết kế nhất hiện nay.
Một nhóm nghiên cứu liên trường đại học, với sự tham gia tích cực của các tập đoàn công nghiệp hàng đầu, đang nỗ lực thay đổi thực trạng đó. Nhóm nghiên cứu, do các nhà khoa học thuộc đại học UT Austin (university of Texas at Austin) dẫn dắt, đặt mục tiêu tích hợp công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) vào quy trình thiết kế chip RFIC nhằm giảm độ phức tạp trong việc chế tạo những loại chip quan trọng này.
Giáo sư David Pan tại khoa kỹ thuật điện và máy tính mang tên ‘Chandra family’, trường kỹ thuật Cockrell school of engineering (thuộc đại học UT Austin) và là chủ nhiệm dự án, chia sẻ. “Hiệu suất thiết kế là một vấn đề rất lớn đối với chip RFIC; trong hầu hết các trường hợp, phải mất ít nhất vài tháng để thiết kế xong một loại chip. Mục tiêu là cải thiện năng suất thiết kế, bằng cách rút ngắn thời gian phát triển và giảm chi phí thông qua quy trình thiết kế có sự hỗ trợ của công nghệ AI, đồng thời hạ thấp rào cản về kinh nghiệm đối với việc thiết kế chip RFIC.”
Để hỗ trợ nghiên cứu này, nhóm đã nhận được nguồn tài trợ trị giá 9,6 triệu USD trong thời hạn 30 tháng từ Natcast (một tổ chức phi lợi nhuận vận hành trung tâm công nghệ bán dẫn quốc gia, National semiconductor technology center – NSTC). Trung tâm này là một liên minh được thành lập theo đạo luật ‘Chips and science act of 2022’, nhằm tăng cường toàn diện năng lực sản xuất chất bán dẫn tại Mỹ. Khoản tài trợ này là một trong ba khoản, với tổng giá trị gần 30 triệu USD, và cũng là lần đầu tiên được cấp thông qua chương trình “AIDRFIC – Artificial intelligence driven radio frequency integrated circuit design enablement program” (tạm dịch là ‘Thiết kế mạch tích hợp tần số vô tuyến dựa trên công nghệ trí tuệ nhân tạo” của trung tâm NSTC’).
Nghiên cứu Dự án có tên “Genie-RFIC: generative ENgine for intelligent and expedited RFIC design” (tạm dịch: ‘Bộ máy tạo sinh cho thiết kế chip RFIC thông minh và tăng tốc’), tập trung vào cả chip RFIC silicon dựa trên công nghệ CMOS (complementary metal oxide semiconductor) và các mạch tích hợp vi sóng đơn khối bằng gallium nitride (GaN MMICs). Các công cụ do công nghệ AI điều khiển sẽ thực hiện thiết kế “ngược” (inverse design) (*) một cách nhanh chóng dựa trên các thông số mục tiêu, đồng thời tối ưu hóa cấu trúc mạch và các tham số kỹ thuật. (*) Inverse design: là phương pháp bắt đầu từ mục tiêu kỹ thuật mong muốn, rồi để thuật toán (công nghệ AI hoặc tối ưu hóa toán học) tự động suy ngược lại cấu trúc, topology mạch và các tham số cần thiết để đạt được mục tiêu.
Hiện nay, việc thiết kế chip RFIC đòi hỏi sự can thiệp thủ công rất lớn, các mô phỏng phức tạp, tốn nhiều thời gian và chi phí, cùng với quá trình thử nghiệm (sai sót kéo dài). Đây là một lĩnh vực có tính chuyên môn hóa cao, với số lượng nhà nghiên cứu hạn chế và chỉ có rất ít doanh nghiệp có đủ năng lực thiết kế các loại chip này.
Các nhà nghiên cứu đặt mục tiêu sử dụng công nghệ AI để tạo ra bước đột phá trong toàn bộ quy trình thiết kế hiện nay, bằng cách khai thác công nghệ này nhằm khám phá những phương án thiết kế phi truyền thống và tối ưu hóa chúng với tốc độ vượt trội. Các công cụ AI sẽ đặc biệt đẩy nhanh các giai đoạn thiết kế ban đầu và tối ưu hóa. Theo cách gọi của Giáo sư David Pan, bước “mô phỏng chuẩn vàng” (golden simulation) vẫn sẽ được thực hiện ở giai đoạn cuối, nhằm hoàn thiện sản phẩm và bảo đảm các chip hoạt động đúng như thiết kế.
Ông Marcus Pan, quản lý chương trình AIDRFIC của tổ chức Natcast, đơn vị tài trợ cho dự án Genie-RFIC, chia sẻ: “Bằng việc tận dụng các công nghệ AI và học máy (ML – machine learning), các doanh nghiệp và viện nghiên cứu tại Mỹ đang đứng trước cơ hội tái định hình công nghệ thiết kế chip RFIC, cho phép rút ngắn chu kỳ thiết kế và đạt được hiệu năng chip RFIC vượt trội hơn. Khoản đầu tư này thể hiện rõ cam kết của tổ chức Natcast trong việc thúc đẩy đổi mới sáng tạo và bảo đảm ngành công nghiệp bán dẫn Mỹ tiếp tục giữ vị thế tiên phong trong các tiến bộ công nghệ liên quan đến băng thông rộng, 5G và phần cứng RF thế hệ tiếp theo.”
Vì sao điều này quan trọng? Chip RFIC là nền tảng cốt lõi của nhiều lĩnh vực, từ truyền thông, radar cho đến các công nghệ thế hệ mới như xe tự động và điện toán lượng tử. Khi rào cản gia nhập được hạ thấp và quy trình thiết kế được tăng tốc, chip RFIC có thể trở nên dễ tiếp cận hơn đối với các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp vốn trước đây thiếu chuyên môn hoặc nguồn lực để khai thác loại công nghệ này.
Phó Giáo sư Sensen Li tại khoa kỹ thuật điện và máy tính mang tên Chandra Family, nói rằng: “Khi một công nghệ then chốt như chip RFIC được mở ra cho nhiều bộ óc sáng tạo hơn, đó chắc chắn là điều tích cực. Điều đó đồng nghĩa với việc chip RFIC có thể được ứng dụng để giải quyết nhiều vấn đề hơn và thúc đẩy đổi mới công nghệ với tốc độ nhanh hơn.”
Để xem các tin bài khác về “Chip truyền thông”, hãy nhấn vào đây.
Nguồn: Electronics Online
