Sự hợp tác nằm trong khuôn khổ NEXUS - sáng kiến chiến lược về khoa học và công nghệ của Nhật Bản với các nước ASEAN, do Cơ quan Khoa học và Công nghệ Nhật Bản khởi xướng. Với tổng ngân sách khoảng 100 triệu USD cho giai đoạn 2024-2029, sáng kiến đặt mục tiêu thúc đẩy đổi mới sáng tạo thông qua hợp tác nghiên cứu và phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao giữa Nhật Bản và các quốc gia ASEAN.

NEXUS được triển khai linh hoạt dựa trên thế mạnh và ưu tiên của từng nước thành viên. Singapore chọn trí tuệ nhân tạo và lượng tử, Thái Lan và Malaysia ưu tiên công nghệ xanh, trong khi Việt Nam tập trung cho lĩnh vực bán dẫn. Đây cũng là một trong những nhóm công nghệ chiến lược được Việt Nam ưu tiên phát triển để tham gia sâu vào chuỗi giá trị toàn cầu.

Vi mạch thế hệ mới tích hợp ba chiều CFET

Nhiệm vụ do Trường Đại học Sư phạm Hà Nội và Đại học Hiroshima chủ trì, hướng tới thiết kế, mô phỏng và chế tạo thành công vi mạch tích hợp ba chiều các transistor (bóng bán dẫn) đơn hạt tinh thể Silic (Si) hiệu suất cao, trên nền điện môi trong suốt bằng quy trình nhiệt độ thấp sử dụng laser. Mục tiêu của nhiệm vụ là làm chủ công nghệ từ khâu thiết kế đến chế tạo vi mạch, đồng thời đào tạo nhân lực chất lượng cao cho ngành bán dẫn.

Sản phẩm dự kiến bao gồm các mẫu kiểm nghiệm, bộ tài liệu thiết kế và quy trình công nghệ chế tạo đơn hạt tinh thể Si định vị sử dụng laser; chế tạo transistor màng mỏng Si được tinh thể hóa bằng laser có kênh dẫn định vị tại các đơn hạt tinh thể; chế tạo CFETs dùng transistor màng mỏng Si được tinh thể hóa bằng laser có kênh dẫn định vị tại các đơn hạt tinh thể; chế tạo SRAM bit cell dùng cấu trúc CFET.

Nhiệm vụ cũng đặt ra yêu cầu về bài báo khoa học, hỗ trợ đào tạo tiến sĩ, thạc sĩ và đăng ký bảo hộ trí tuệ.

Vật liệu bán dẫn tiên tiến cho transistor độ linh động điện tử cao

Dự án do Trường Đại học Phenikaa của Việt Nam cùng Trường Khoa học Kỹ thuật - Đại học Ritsumeikan của Nhật Bản chủ trì, tập trung phát triển vật liệu bán dẫn tiên tiến cho transistor có độ linh động điện tử cao thông qua kết hợp mô phỏng lý thuyết và thực nghiệm.

Nhiệm vụ đặt mục tiêu xây dựng quy trình sản xuất vật liệu bằng hàng loạt công nghệ tiên tiến như epitaxy chùm phân tử (MBE), hóa hơi kim loại hữu cơ (MOCVD), lắng đọng hóa học pha hơi (CVD), phún xạ và lắng đọng nguyên tử (ALD). Bên cạnh đó, dự án chú trọng thiết lập các mô hình tính toán lý thuyết ở cấp độ nguyên tử kết hợp AI và phân tích dữ liệu lớn để dự báo chính xác tính chất vật lý của vật liệu HEMT như độ bền, nồng độ khuyết tật, tính dẫn điện và dẫn nhiệt. Những nền tảng vật liệu này sẽ được ứng dụng trực tiếp để phát triển các thiết bị cảm biến sinh hóa có kích thước nhỏ gọn, dễ cầm tay, đáp ứng nhu cầu thực tế trong cả lĩnh vực công nghiệp và y tế.

Sản phẩm dự kiến là các chương trình tính toán tích hợp mô hình AI và mô phỏng như: mô phỏng tính độ linh động điện tử, mô phỏng tính dẫn nhiệt của vật liệu, mô phỏng ALD có tính lọc lựa theo diện tích trên bề mặt vật liệu bán dẫn; bản thiết kế, quy trình chế tạo và sản phẩm prototype của cảm biến sinh hóa dựa trên cấu trúc GaN-HEMT.

Ngoài ra, nhiệm vụ đặt mục tiêu có sản phẩm nguyên mẫu (prototype) của thiết bị đo cảm biến, 10 bài báo khoa học và hỗ trợ đào tạo thạc sĩ, tiến sĩ.

Vật liệu bán dẫn tiên tiến ứng dụng trong cảm biến tích hợp và thiết bị năng lượng tái tạo

Dự án do Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội cùng Viện Khoa học và Công nghệ Nara (NAIST) thực hiện, nhằm phát triển một số vật liệu oxit bán dẫn và perovskite lai vô cơ - hữu cơ micro - nano. Nhiệm vụ hướng tới ứng dụng các vật liệu trong chip cảm biến môi trường tích hợp kênh vi lưu với transistor hiệu ứng trường và linh kiện chuyển đổi năng lượng quang - điện, nhiệt - điện. Đồng thời, dự án đóng vai trò đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao về bán dẫn cho Việt Nam.

Sản phẩm của dự án sẽ bao gồm quy trình chế tạo vật liệu nanocomposite TiO2, ZnO và CuO, cùng nhiều báo cáo như báo cáo về tích hợp kênh vi lưu và cảm biến SERS sử dụng vật liệu lựa chọn từ các vật liệu nanocomposite bán dẫn, kim loại quý, báo cáo tích hợp chip cảm biến môi trường trên cơ sở tích hợp kênh vi lưu và transistor hiệu ứng trường cấu trúc EGFET, pin mặt trời perovskite trên đế thủy tinh.

Kết quả dự kiến của nhiệm vụ gồm sáu bài báo khoa học, hai sáng chế được chấp nhận đơn và hỗ trợ đào tạo hai nghiên cứu sinh, hai thạc sĩ.

Thiết kế chip AI SoC bảo mật dựa trên CPU RISC-V

Dự án do Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia TP HCM phối hợp cùng Trường Đại học Điện tử - Truyền thông (UEC) Nhật Bản, hướng tới làm chủ thiết kế hệ thống trên chip (SoC), tính năng bảo mật sử dụng CPU RISC-V tích hợp lõi AI cho các thiết bị y sinh (AI-IoMT). Nhiệm vụ tập trung làm chủ công nghệ thiết kế chip "make in Vietnam" và đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao, đồng thời định hướng thương mại hóa sản phẩm chip bán dẫn trong tương lai.

Sản phẩm trọng tâm sẽ là lõi IP mềm bản thiết kế chip sử dụng CPU RISC-V 32-bit, tích hợp lõi AI CNN-1D và các lõi mật mã nhẹ như ASCON, PRINCE. Dự án dự kiến chế tạo thử nghiệm 5 mẫu chip CMOS 180 nm tại Nhật Bản, cùng năm mẫu cảm biến glucose trong máu không xâm lấn.

Kết quả dự kiến gồm 7 bài báo khoa học, một bằng sáng chế và hỗ trợ đào tạo hai tiến sĩ, sáu thạc sĩ tại Việt Nam và Nhật Bản.

Vật liệu và linh kiện điện tử công suất dựa trên chất bán dẫn vùng cấm rộng

Dự án do Trường Vật liệu - Đại học Bách khoa Hà Nội và Đại học Tokyo chủ trì, tập trung vào công nghệ chế tạo vật liệu bán dẫn vùng cấm rộng dựa trên ba hệ vật liệu GaN, Ga2O3 và SrTiO3 và cấu trúc dị thể của chúng. Nhiệm vụ đặt mục tiêu tiếp thu kỹ thuật để phát triển linh kiện SBD, HEMT thế hệ mới và mạch tích hợp, từ đó chế tạo bộ nguồn điện tử công suất hiệu năng cao, thúc đẩy hợp tác nghiên cứu và đào tạo nhân lực trình độ cao cho Việt Nam.

Sản phẩm dự kiến gồm bộ tài liệu thiết kế và quy trình công nghệ chế tạo linh kiện SBD và linh kiện HEMT, bộ nguồn điện tử công suất hiệu năng cao. Nhiệm vụ cũng đặt ra kết quả cần đạt được gồm các bài báo khoa học, một đăng ký bảo hộ sở hữu trí tuệ được chấp nhận đơn và hỗ trợ đào tạo hai tiến sĩ, năm thạc sĩ chuyên ngành.

Bên cạnh 5 nhiệm vụ trên, Việt Nam và Nhật Bản sẽ tiếp tục mở rộng quy mô với mục tiêu đồng tài trợ 10 nhiệm vụ mới trong năm 2026, tập trung vào bốn chủ đề về bán dẫn là vật liệu, thiết kế, công nghệ hỗ trợ và sản xuất.