Tầm quan trọng của chip bán dẫn và khoáng sản quan trọng trong thời đại 4.0 hiện nay

Ngày đăng: 26-09-2023 | Chuyên mục: Nghiên cứu - Ứng dụng KH&CN | Tác giả: Nguyễn Thanh Tùng-Trung tâm Khoa học và Công nghệ

Chip bán dẫn

Chip bán dẫn là một loại vi mạch thành phần điện tử phức tạp được tạo thành bằng cách tích hợp hàng trăm hoặc thậm chí hàng tỷ thành phần điện tử nhỏ trên một mảnh bán dẫn như silic để tạo ra các thành phần điện tử như transistor, điốt, và các linh kiện khác. Chip bán dẫn là ngành công nghệ cao cấp, độc quyền, để thiết lập ngành công nghệ này, các quốc gia phải nắm giữ những công nghệ sản xuất chip then chốt. Ngành công nghiệp chip và công nghệ chip đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hiện đại, từ việc cải thiện hiệu suất và tích hợp trong các thiết bị điện tử đến việc định hình sự phát triển của công nghệ và nền kinh tế toàn cầu. Đây là ngành công nghệ cao cấp và thượng nguồn, đòi hỏi sự đầu tư lớn về nghiên cứu và phát triển.

Chip bán dẫn. Ảnh: ntengineering.com.vn.

Chip là trái tim của các thiết bị và hệ thống điện tử hiện đại. Sự tiến bộ trong lĩnh vực này đã thúc đẩy sự phát triển của các thiết bị di động, máy tính, thiết bị y tế, xe tự động và nhiều ứng dụng công nghệ khác. Các công nghệ chip mới cho phép tích hợp các tính năng và chức năng phức tạp hơn vào các thiết bị như chip AI (Trí tuệ nhân tạo) giúp cải thiện khả năng nhận dạng giọng nói, xử lý hình ảnh và học máy trong các ứng dụng như nhận dạng khuôn mặt và xe tự động. Các chip bảo mật được tích hợp vào các thiết bị để bảo vệ thông tin quan trọng của cá nhân và doanh nghiệp khỏi các cuộc tấn công mạng và xâm nhập.

Công nghệ chip tiên tiến giúp tăng cường hiệu suất của các thiết bị và giảm kích thước của chúng, cho phép sản xuất các sản phẩm nhỏ gọn, mỏng nhẹ và mạnh mẽ hơn, từ điện thoại thông minh đến máy tính xách tay và máy tính cá nhân. Ngành công nghiệp chip bán dẫn liên tục đầu tư vào việc nghiên cứu và phát triển để cải thiện hiệu suất, tiết kiệm năng lượng và giảm giá thành. Điều này cung cấp sự tiến bộ liên tục cho các sản phẩm công nghệ, tạo ra hàng triệu việc làm trên thế giới và nhiều cơ hội kinh doanh. Các công ty sản xuất chip và các công ty phụ trợ khác nhau đóng góp lớn vào nền kinh tế toàn cầu.

Để nằm trong chuỗi sản xuất này thì các quốc gia buộc phải là các nền kinh tế có trình độ công nghệ cao và là đồng minh thân cận với các quốc gia có nền Khoa học công nghệ và đổi mới sáng tạo tiên tiến. Đài Loan trở thành trung tâm sản xuất chip của thế giới thì trước đó Đài Loan đã có hàng loạt các công ty sản xuất linh kiện điện tử hàng đầu thế giới như Asus, Transcend, Acer và nhiều các công ty nổi tiếng khác.

Động lực chính của sự đổi mới trong lĩnh vực này là quá trình thu nhỏ các bộ vi xử lý nhằm làm sao có thể nén chặt số lượng lớn các bóng bán dẫn vào một vị trí nhất định để làm cho chúng xử lý nhanh hơn và tiết kiệm điện hơn. Các chip 5 nanomet (nm) tiên tiến nhất hiện nay đang được sản xuất và dự kiến sẽ giảm xuống còn 2nm vào năm 2026. Máy tính và điện thoại di động là động lực chính của quá trình thu nhỏ; đồng thời việc sản xuất hàng loạt quy mô lớn của chúng giúp duy trì sự phát triển công nghệ và cơ sở sản xuất hiện đại.

Khoáng sản quan trọng

Trong thời đại 4.0 hiện nay, cobalt, than chì, lithium, nickel, đất hiếm và nhiều thứ khác được coi là khoáng sản quan trọng bởi nhiều lý do khác nhau. Một số loại là nguyên liệu cần thiết đối với công nghiệp quốc phòng, sản xuất điện thoại thông minh và các công nghệ kỹ thuật số khác. Một số khoáng sản khác lại là thứ không thể thiếu đối với tương lai năng lượng sạch, bởi chúng được dùng trong việc sản xuất turbine gió, pin và xe điện. Khi thế giới đang ngày càng rời xa nhiên liệu hóa thạch, cuộc chạy đua để giành quyền kiểm soát khoáng sản quan trọng cũng ngày càng trở nên nóng hơn. Việc chủ động nắm giữ được các nguồn tài nguyên quan trọng này sẽ giúp các nền kinh tế có thêm nhiều lợi thế để vươn lên dẫn đầu trong quá trình chuyển đổi xanh.

Nhiều công nghệ năng lượng sạch dựa vào các khoáng sản quan trọng như đồng, lithium, nickel, cobalt và các nguyên tố đất hiếm. Một trong những ứng dụng chính của các khoáng chất quan trọng này là sản xuất nam châm vĩnh cửu cho động cơ trong xe điện, tuabin gió, máy phát điện… Lĩnh vực có nhu cầu dự kiến sẽ tăng nhanh hơn bất kỳ lĩnh vực nào khác, được thúc đẩy bởi sự áp dụng mạnh mẽ của các công nghệ năng lượng sạch. Nam châm vĩnh cửu, đất hiếm cũng được sử dụng trong thiết bị công nghệ thông tin như  máy tính xách tay, điện thoại di động,  máy ảnh và thiết bị chụp cộng hưởng y tế. Chúng cũng rất quan trọng đối với vũ khí hiện đại, bao gồm máy bay chiến đấu, máy bay không người lái và hệ thống tên lửa dẫn đường.

Mặc dù đất hiếm có nhiều trong lớp vỏ Trái đất, nhưng hàm lượng khai thác được ít hơn so với hầu hết các khoáng sản khác. Do những tác động đến môi trường nên nhiều mỏ khai thác và cơ sở tinh chế đã đóng cửa trong những thập kỷ gần đây. Vai trò của khoáng sản ngày càng quan trọng đối với phát triển các công nghệ năng lượng sạch và bền vững cũng như phát triển nền công nghiệp công nghệ cao. Việc sử dụng các nguyên tố quý như đồng, lithium, nickel, cobalt và đất hiếm không chỉ thúc đẩy sự phát triển của các nguồn năng lượng sạch mà còn ảnh hưởng đến nhiều lĩnh vực khác, từ công nghệ thông tin đến quốc phòng. Việc quản lý và đảm bảo nguồn cung cấp khoáng sản quan trọng đang đối mặt với nhiều thách thức, nhưng cũng mang lại cơ hội để phát triển các giải pháp sáng tạo và tạo ra một tương lai năng lượng sạch và bền vững hơn.