VN1632 – Chip Vi Xử Lý 32 Bit Đầu Tiên Của Việt Nam: Gian Nan, Thành Công và Thách Thức

with No Comments

Ngày 27/10/2010, buổi lễ công bố chip VN1632 được tổ chức trang trọng tại phòng 617, tòa nhà điều hành Đại học Quốc gia Tp. HCM, Linh Trung, Thủ Đức. Sự kiện này đã thu hút khá nhiều chuyên gia tâm huyết với lĩnh vực vi mạch và các báo đài đến tham dự. Để có được thành quả hôm nay, việc nghiên cứu thiết kế đã trải qua không ít những khó khăn khi kiến trúc của loại vi xử lý 32 bit phức tạp hơn nhiều và tập lệnh thì hoàn toàn khác với loại vi xử lý 8 bit (SigmaK3, VN8-01) mà Trung tâm đã thiết kế và gửi đi sản xuất thử nghiệm thành công trước đó.

hop-bao-cong-bo-chip-vn1632_32bitBuổi họp báo công bố chip vi xử lý 32 bit đầu tiên của Việt Nam – VN1632

Vạn sự khởi đầu nan

Nối tiếp những thành công bước đầu của dòng vi xử lý 8 bit, ICDREC đã có một bước đi táo bạo là đăng ký thực hiện chip vi xử lý 32 bit trong đề tài “Nghiên cứu, phát triển phương pháp thiết kế và chế tạo chip vi xử lý kiểu RISC”, mã số: KC.01.08/06-10 được Bộ Khoa học Công nghệ (KHCN) đầu tư. Ngay từ đầu, đã có chuyên gia nước ngoài quả quyết rằng ICDREC không thể thiết kế thành công chip 32 bit khi chỉ có khoảng thời gian 2 năm để thực hiện. Bởi vì, để chế tạo thành công một thiết kế phức tạp như chip vi xử lý 32 bit thì không chỉ có khâu thiết kế mà cả khâu kiểm tra và đặc biệt là khâu layout đòi hỏi rất nhiều kinh nghiệm, thời gian và chi phí. Trong khi đó, ICDREC không thể lường trước hết vấn đề này trong lần đầu tiên thực hiện.

Trong quá trình thiết kế, đội ngũ các nhà nghiên cứu trẻ ở ICDREC thực hiện theo cách “vừa học vừa làm”. Song song với việc nghiên cứu và thiết kế, họ không ngừng tiếp thu và học hỏi từ chuyên gia nước ngoài để áp dụng khắc phục những vướng mắc gặp phải.

Bên cạnh đó, việc chuyển từ công nghệ 250nm lên công nghệ IBM 130nm là một thay đổi quan trọng đem lại khả năng hoạt động tốt hơn cho chip vi xử lý. Theo ThS. Ngô Đức Hoàng, giám đốc Trung tâm, tuy việc thay đổi công nghệ đã làm cho thời gian thực hiện kéo dài thêm 6 tháng nhưng đây là cơ hội để chúng ta tiếp xúc với công nghệ cao hơn. Nhận thấy được điều này, hội đồng thẩm định đề tài cũng tạo điều kiện cho phép ICDREC thực hiện sau khi có đánh giá cụ thể thông qua những giải trình của Trung tâm.

Sau gần hai năm rưỡi chiến đấu với bản thiết kế chip 32 bit và công nghệ IBM 130nm, VN1632 ra đời với số lượng sản xuất thử nghiệm là 40 con. Ngày lô chip VN1632 về đến Trung tâm lại là ngày mà đội ngũ thiết kế mất ăn mất ngủ. Nếu xảy ra bất cứ sai sót nào, nếu các ứng dụng không chạy thì không chỉ có công sức của ICDREC “đổ sông đổ bể” mà niềm tin của những người tâm huyết với ngành vi mạch cũng bị lung lay.

vn1632_32bitVN1632 – Chip vi xử lý 32 bit được thiết kế bởi Trung tâm Nghiên cứu và Đào tạo Thiết kế Vi Mạch (ICDREC)

Thành quả

Cuối cùng, chip VN1632 đã vượt qua các bài kiểm tra và chạy ổn định với ứng dụng xử lý ảnh hiển thị trên màn hình LCD TFT và màn hình cảm ứng. Niềm vui vỡ òa!

Vi xử lý VN1632 được thiết kế đồng bộ và xây dựng trên kiến trúc RISC Havard, pipeline 5 tầng với tập lệnh chứa 65 lệnh, mỗi lệnh 32 bit. Đặc biệt, chip VN1632 còn có Cache (bộ nhớ tốc độ cao) nên hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu ứng dụng về xử lý thông tin, âm thanh, hình ảnh, mã hóa và giải mã dữ liệu, v.v…

Tính đến thời điểm công bố, ICDREC đã ứng dụng thành công chip vi xử lý này trong sản phẩm “khung ảnh số mini” (mini picture frame). Ngay trong buổi lễ công bố, ba mẫu đầu tiên của sản phẩm này đã được trao tặng cho ba đơn vị là Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự, Bộ Khoa học Công Nghệ và Sở Khoa học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh.

khung-anh-so-mini-va-kit-de-vn1632Bộ sản phẩm “khung ảnh số mini” (trái) và KIT thí nghiệm DE VN1632 (phải)

Bên cạnh đó, ICDREC còn thực hiện các KIT thí nghiệm DE VN1632 phục vụ cho giáo dục và phát triển. KIT dành cho những người lập trình ứng dụng và sinh viên các trường đại học, cao đẳng. KIT thí nghiệm này hỗ trợ rất nhiều các ngoại vi như:

  • LED đơn, LED 7 đoạn, LCD 20×4.
  • Bàn phím 16 nút.
  • Màn hình cảm ứng.
  • RS232.
  • Audio.
  • Giao tiếp ổ cứng máy tính.
  • USB (Universal Serial Bus)
  • Ethernet 10/100 Mbps.

Những thách thức mới

Không ngủ quên trong những thành công ban đầu, ThS. Ngô Đức Hoàng đã thẳng thắn phát biểu rằng “Chip VN1632 chưa có chế độ giảm công suất” và đây là điểm “thua” của chip VN1632 so với các chip khác của nước ngoài. Nhưng ông Hoàng cũng khẳng định điểm “thua” này sẽ được khắc phục ở phiên bản chip tiếp theo với sự đầu tư xứng đáng tầm vóc của một chip vi xử lý 32 bit.

Theo nhận định của đội ngũ thiết kế: “Vấn đề công suất là một thách thức không nhỏ đối với dòng vi xử lý 32 bit. Nhưng thách thức này phải được vượt qua vì ICDREC muốn đưa thiết kế của mình đi vào ứng dụng đời sống chứ không muốn chỉ là một nghiên cứu suông”.

Cũng trong buổi lễ công bố, các báo đài cũng hết sức quan tâm đến thị trường của dòng chip mới này. Đối với vấn đề này, ông Ngô Đức Hoàng khẳng định chip Việt luôn là niềm mong mỏi không chỉ cho lĩnh vực dân dụng trong nước mà còn là yêu cầu cấp bách cho an ninh quốc phòng nhất là trong thời buổi mạng thông tin trở nên đại trà như hiện nay. Phát biểu tại buổi lễ, Thiếu tướng Phạm Xuân Dương, Phó giám đốc Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự, cũng nhấn mạnh sự cần thiết của chip Việt đối với an ninh và quân đội.

Việc thiết kế thành công chip vi xử lý 32 bit đầu tiên của Việt Nam đã đặt một bước tiến mới cho nền vi mạch Việt nhưng song song với thành công đó là bài toán về chính sách và sự đầu tư. Điều này không chỉ là trách nhiệm của riêng ICDREC mà cần sự đồng lòng của nhiều ban ngành để phát triển một lĩnh vực mà chúng ta vốn đã bỏ quên từ rất lâu.

Hình ảnh buổi lễ công bố chip vi xử lý 32 bit – VN1632:

tham-quan-san-pham-thu-nghiem-chip-vn1632

Ngày 27/10/2010, buổi lễ công bố chip VN1632 được tổ chức trang trọng tại phòng 617, tòa nhà điều hành Đại học Quốc gia Tp. HCM, Linh Trung, Thủ Đức. Sự kiện này đã thu hút khá nhiều chuyên gia tâm huyết với lĩnh vực vi mạch và các báo đài đến tham dự. Để có được thành quả hôm nay, việc nghiên cứu thiết kế đã trải qua không ít những khó khăn khi kiến trúc của loại vi xử lý 32 bit phức tạp hơn nhiều và tập lệnh thì hoàn toàn khác với loại vi xử lý 8 bit (SigmaK3, VN8-01) mà Trung tâm đã thiết kế và gửi đi sản xuất thử nghiệm thành công trước đó.

hop-bao-cong-bo-chip-vn1632_32bitBuổi họp báo công bố chip vi xử lý 32 bit đầu tiên của Việt Nam – VN1632

Vạn sự khởi đầu nan

Nối tiếp những thành công bước đầu của dòng vi xử lý 8 bit, ICDREC đã có một bước đi táo bạo là đăng ký thực hiện chip vi xử lý 32 bit trong đề tài “Nghiên cứu, phát triển phương pháp thiết kế và chế tạo chip vi xử lý kiểu RISC”, mã số: KC.01.08/06-10 được Bộ Khoa học Công nghệ (KHCN) đầu tư. Ngay từ đầu, đã có chuyên gia nước ngoài quả quyết rằng ICDREC không thể thiết kế thành công chip 32 bit khi chỉ có khoảng thời gian 2 năm để thực hiện. Bởi vì, để chế tạo thành công một thiết kế phức tạp như chip vi xử lý 32 bit thì không chỉ có khâu thiết kế mà cả khâu kiểm tra và đặc biệt là khâu layout đòi hỏi rất nhiều kinh nghiệm, thời gian và chi phí. Trong khi đó, ICDREC không thể lường trước hết vấn đề này trong lần đầu tiên thực hiện.

Trong quá trình thiết kế, đội ngũ các nhà nghiên cứu trẻ ở ICDREC thực hiện theo cách “vừa học vừa làm”. Song song với việc nghiên cứu và thiết kế, họ không ngừng tiếp thu và học hỏi từ chuyên gia nước ngoài để áp dụng khắc phục những vướng mắc gặp phải.

Bên cạnh đó, việc chuyển từ công nghệ 250nm lên công nghệ IBM 130nm là một thay đổi quan trọng đem lại khả năng hoạt động tốt hơn cho chip vi xử lý. Theo ThS. Ngô Đức Hoàng, giám đốc Trung tâm, tuy việc thay đổi công nghệ đã làm cho thời gian thực hiện kéo dài thêm 6 tháng nhưng đây là cơ hội để chúng ta tiếp xúc với công nghệ cao hơn. Nhận thấy được điều này, hội đồng thẩm định đề tài cũng tạo điều kiện cho phép ICDREC thực hiện sau khi có đánh giá cụ thể thông qua những giải trình của Trung tâm.

Sau gần hai năm rưỡi chiến đấu với bản thiết kế chip 32 bit và công nghệ IBM 130nm, VN1632 ra đời với số lượng sản xuất thử nghiệm là 40 con. Ngày lô chip VN1632 về đến Trung tâm lại là ngày mà đội ngũ thiết kế mất ăn mất ngủ. Nếu xảy ra bất cứ sai sót nào, nếu các ứng dụng không chạy thì không chỉ có công sức của ICDREC “đổ sông đổ bể” mà niềm tin của những người tâm huyết với ngành vi mạch cũng bị lung lay.

vn1632_32bitVN1632 – Chip vi xử lý 32 bit được thiết kế bởi Trung tâm Nghiên cứu và Đào tạo Thiết kế Vi Mạch (ICDREC)

Thành quả

Cuối cùng, chip VN1632 đã vượt qua các bài kiểm tra và chạy ổn định với ứng dụng xử lý ảnh hiển thị trên màn hình LCD TFT và màn hình cảm ứng. Niềm vui vỡ òa!

Vi xử lý VN1632 được thiết kế đồng bộ và xây dựng trên kiến trúc RISC Havard, pipeline 5 tầng với tập lệnh chứa 65 lệnh, mỗi lệnh 32 bit. Đặc biệt, chip VN1632 còn có Cache (bộ nhớ tốc độ cao) nên hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu ứng dụng về xử lý thông tin, âm thanh, hình ảnh, mã hóa và giải mã dữ liệu, v.v…

Tính đến thời điểm công bố, ICDREC đã ứng dụng thành công chip vi xử lý này trong sản phẩm “khung ảnh số mini” (mini picture frame). Ngay trong buổi lễ công bố, ba mẫu đầu tiên của sản phẩm này đã được trao tặng cho ba đơn vị là Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự, Bộ Khoa học Công Nghệ và Sở Khoa học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh.

khung-anh-so-mini-va-kit-de-vn1632Bộ sản phẩm “khung ảnh số mini” (trái) và KIT thí nghiệm DE VN1632 (phải)

Bên cạnh đó, ICDREC còn thực hiện các KIT thí nghiệm DE VN1632 phục vụ cho giáo dục và phát triển. KIT dành cho những người lập trình ứng dụng và sinh viên các trường đại học, cao đẳng. KIT thí nghiệm này hỗ trợ rất nhiều các ngoại vi như:

  • LED đơn, LED 7 đoạn, LCD 20×4.
  • Bàn phím 16 nút.
  • Màn hình cảm ứng.
  • RS232.
  • Audio.
  • Giao tiếp ổ cứng máy tính.
  • USB (Universal Serial Bus)
  • Ethernet 10/100 Mbps.

Những thách thức mới

Không ngủ quên trong những thành công ban đầu, ThS. Ngô Đức Hoàng đã thẳng thắn phát biểu rằng “Chip VN1632 chưa có chế độ giảm công suất” và đây là điểm “thua” của chip VN1632 so với các chip khác của nước ngoài. Nhưng ông Hoàng cũng khẳng định điểm “thua” này sẽ được khắc phục ở phiên bản chip tiếp theo với sự đầu tư xứng đáng tầm vóc của một chip vi xử lý 32 bit.

Theo nhận định của đội ngũ thiết kế: “Vấn đề công suất là một thách thức không nhỏ đối với dòng vi xử lý 32 bit. Nhưng thách thức này phải được vượt qua vì ICDREC muốn đưa thiết kế của mình đi vào ứng dụng đời sống chứ không muốn chỉ là một nghiên cứu suông”.

Cũng trong buổi lễ công bố, các báo đài cũng hết sức quan tâm đến thị trường của dòng chip mới này. Đối với vấn đề này, ông Ngô Đức Hoàng khẳng định chip Việt luôn là niềm mong mỏi không chỉ cho lĩnh vực dân dụng trong nước mà còn là yêu cầu cấp bách cho an ninh quốc phòng nhất là trong thời buổi mạng thông tin trở nên đại trà như hiện nay. Phát biểu tại buổi lễ, Thiếu tướng Phạm Xuân Dương, Phó giám đốc Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự, cũng nhấn mạnh sự cần thiết của chip Việt đối với an ninh và quân đội.

Việc thiết kế thành công chip vi xử lý 32 bit đầu tiên của Việt Nam đã đặt một bước tiến mới cho nền vi mạch Việt nhưng song song với thành công đó là bài toán về chính sách và sự đầu tư. Điều này không chỉ là trách nhiệm của riêng ICDREC mà cần sự đồng lòng của nhiều ban ngành để phát triển một lĩnh vực mà chúng ta vốn đã bỏ quên từ rất lâu.

Hình ảnh buổi lễ công bố chip vi xử lý 32 bit – VN1632:

tham-quan-san-pham-thu-nghiem-chip-vn1632Tham quan sản phẩm thử nghiệm của chip VN1632

tham-quan-san-pham-thu-nghiem-chip-vn1632_2

le-cong-bo-chip-vn1632_3Đông đảo các nhà khoa học và báo đài đến tham dự buổi lễ

le-cong-bo-chip-vn1632_4

Lễ công bố chip vi xử lý 32 bit – VN1632

le-cong-bo-chip-vn1632_5Phó GS.TS. Lê Quang Minh, Phó giám đốc ĐHQG Tp.HCM phát biểu mở đầu lễ công bố

le-cong-bo-chip-vn1632_6ThS. Ngô Đức Hoàng, Giám đốc Trung tâm Nghiên cứu và Đào tạo Thiết kế Vi mạch (ICDREC) công bố thiết kế thành công chip vi xử lý 32 bit – VN1632

le-cong-bo-chip-vn1632_7Ông. Trần Bằng Việt, Giám đốc công ty Đông A – đại lý của Synopsys tại Việt Nam, cho rằng ‘Hai năm rưỡi để thiết kế một chip vi xử lý 32 bit là quá nhanh và đó là một thành công đối với vi mạch Việt’

le-cong-bo-chip-vn1632_8Thiếu tướng Phạm Xuân Dương tiếp nhận sản phẩm thử nghiệm của chip VN1632 (khung ảnh số mini) từ tay PGS.TS Lê Quang Minh

le-cong-bo-chip-vn1632_9Vụ Trưởng Nghiêm Xuân Minh

le-cong-bo-chip-vn1632_10ThS. Trương Thùy Trang (phải), Phó giám đốc Sở Khoa học Công nghệ Tp.HCM tiếp nhận sản phẩm thử nghiệm của chip VN1632 từ tay PGS.TS. Trần Thị Hồng

le-cong-bo-chip-vn1632_11Thiếu Tướng Phạm Xuân Dương nhấn mạnh nhu cầu của quân đội đối với chip Việt

le-cong-bo-chip-vn1632_12TS. Đào Minh Đức, Trưởng phòng Sở hữu trí tuệ – Sở Khoa học Công nghệ Tp.HCM, trả lời các vấn đề liên quan đến quyền sở hữu trí tuệ

le-cong-bo-chip-vn1632_13

PGS.TS. Hoàng Dũng, Trưởng Ban Khoa học Công nghệ ĐHQG Tp.HCM

Archived on Thứ năm, 28/10/2010 – 15:09