Chip quang điện tử chính là chìa khóa để hiện thực hóa các tham vọng lớn hơn của con người như thiết lập mạng internet vệ tinh toàn cầu, thám hiểm sao Hỏa hay xây dựng các trạm vũ trụ vĩnh cửu. Nếu không có bước đột phá về quang tử hóa, các hệ thống máy tính trên tàu vũ trụ sẽ sớm chạm tới "ngưỡng nhiệt" và "ngưỡng tốc độ" của công nghệ điện tử cũ, khiến các nhiệm vụ không gian xa xôi trở nên bất khả thi.

Từ "tờ giấy" mỏng manh đến bộ não của những con tàu vũ trụ

Trong cuộc đua tiến vào không gian, nếu tên lửa là cơ bắp thì chip quang điện tử chính là hệ thần kinh. Công ty TNHH Viện Nghiên cứu Công nghệ Tích hợp Quang điện tử Sơn Đông Zhongke Jilian (gọi tắt là Zhongke Jilian) tại Khu Công nghệ cao Truy Bác (Sơn Đông) đã công bố một thành tựu chấn động: Tự chủ hoàn toàn công nghệ lõi và sản xuất thành công chip quang điện tử dùng trong hàng không vũ trụ. Họ chính thức phá vỡ thế độc quyền kéo dài hàng thập kỷ của các tập đoàn phương Tây.

Chiếc chip này có độ dày vỏn vẹn 140 micromet. Để dễ hình dung, nó mỏng hơn một sợi tóc người và mỏng hơn cả các loại giấy in thông thường. Tuy nhiên, đằng sau sự thanh mảnh đó là một tổ hợp công nghệ cực kỳ phức tạp. Theo ông Lý Thiều Kiệt, Phó Trưởng bộ phận Chip tại Zhongke Jilian, đây thực chất là một "siêu nhà máy" siêu vi. Mọi dữ liệu và chỉ thị bay đều được truyền tải và thực thi chính xác thông qua hệ thống này, đảm bảo tàu vũ trụ vận hành ổn định trong môi trường khắc nghiệt ngoài tầng khí quyển.

Để đạt được cột mốc này, đội ngũ kỹ sư đã phải giải quyết bài toán khó nhất: Khả năng chống bức xạ không gian và độ chính xác ở mức micromet. Từ việc tinh chỉnh cấu trúc lớp màng mỏng, tối ưu hóa tỷ lệ vật liệu cho đến hiệu chuẩn lộ trình ánh sáng, mỗi bước tiến đều là một lần vượt qua giới hạn vật lý. Kết quả là một sản phẩm nội địa hóa 100%, đáp ứng hoàn hảo các tiêu chuẩn khắt khe nhất của ngành hàng không vũ trụ hiện đại.

Phá vỡ nút thắt “dặm cuối”

Lịch sử ngành công nghệ đã chứng minh, khoảng cách từ một bản thiết kế hoàn hảo trong phòng thí nghiệm đến một sản phẩm thương mại hóa là "dặm cuối" gian nan nhất. Zhongke Jilian hiểu rõ điều này. Thay vì chỉ dừng lại ở mức nghiên cứu, doanh nghiệp này đã quyết định đầu tư mạnh tay hơn 30 triệu NDT để xây dựng nền tảng thử nghiệm và xác minh độ tin cậy tiêu chuẩn cao trên diện tích gần 1.000 mét vuông.

Trước đây, việc thử nghiệm môi trường hoàn toàn phụ thuộc vào các tổ chức bên ngoài. Một quy trình kiểm tra sốc nhiệt, chân không nhiệt hay rung lắc cơ học thường phải xếp hàng chờ đợi ít nhất một tháng. Điều này không chỉ tiêu tốn chi phí mà còn bóp nghẹt tốc độ đổi mới của doanh nghiệp.

Việc tự chủ nền tảng thử nghiệm đã tạo nên một cú hích ngoạn mục: Chu kỳ lặp lại sản phẩm được nén lại 50%, trong khi chi phí tổng hợp giảm sâu hơn 70%. Đây là minh chứng cho thấy: Khi doanh nghiệp nắm giữ được hạ tầng kiểm thử, hiệu suất nghiên cứu và phát triển (R&D) sẽ đạt được bước nhảy vọt về chất, giúp sản phẩm nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường ngay khi vừa rời khỏi bản vẽ.

Thành công không do may mắn

Zhongke Jilian không nổi lên nhờ may mắn. Đây là kết quả của nhiều năm miệt mài thâm canh trong lĩnh vực quang điện tử vũ trụ. Hiện nay, công ty đã sở hữu hơn 50 bằng sáng chế công nghệ cốt lõi. Đáng chú ý hơn, thị phần các thiết bị quang điện tử gắn trên vệ tinh cao cấp của họ đã vượt ngưỡng 70% tại thị trường Trung Quốc, vững vàng ở vị trí dẫn đầu ngành.

Để duy trì vị thế này, Zhongke Jilian duy trì tỷ lệ đầu tư cho R&D luôn giữ ở mức trên 30% doanh thu.

Trong ba năm qua, tổng số vốn đổ vào nghiên cứu đã vượt quá 100 triệu NDT. Con số này không chỉ là chi phí, mà là một khoản bảo hiểm cho an ninh chuỗi cung ứng ngành hàng không vũ trụ. Trong bối cảnh địa chính trị phức tạp, việc tự chủ được linh kiện cốt lõi chính là cách tốt nhất để bảo vệ chủ quyền công nghệ và sự an toàn của các chương trình không gian quốc gia.

Tấm chip 140 micromet không chỉ là một linh kiện điện tử; nó là biểu tượng cho sức mạnh sáng tạo và khả năng làm chủ vận mệnh công nghệ.

Trong tương lai, khi cuộc đua không gian ngày càng trở nên khốc liệt, những "nhà máy siêu vi" này sẽ tiếp tục là động lực cốt lõi để thúc đẩy chuỗi cung ứng hàng không vũ trụ tiến xa hơn, an toàn hơn và bền vững hơn.