Việt Nam nghiên cứu chế tạo thành công vi mạch mã hóa video

Trước nhu cầu phát triển nhanh chóng của truyền thông số, đặc biệt là nhu cầu truyền thông và giám sát hình ảnh với độ nét cao và băng thông giảm, kỹ thuật nén video dựa vào các mạch vi điều khiển và lập trình máy tính truyền thống không còn đáp được mà cần phải có các vi mạch mã hóa video chuyên dụng.

Từ năm 2003, chuẩn nén video công nghiệp H.264 đã và đang được sử dụng rộng rãi để ghi, nén và chia sẻ video có độ phân giải cao trong lĩnh vực đa phương tiện. Chuẩn này được trang bị một tập các công cụ mã hoá có khả năng hỗ trợ cho nhiều ứng dụng khác nhau, từ các dịch vụ di động và hội nghị truyền hình, truyền hình số... đến các ứng dụng truyền hình độ phân giải cao, truyền hình IP và các thiết bị lưu trữ số. So với các chuẩn mã hoá video trước thì chuẩn H.264/AVC tiên tiến đang áp dụng hiện nay có thể giảm được lượng tốc độ bit đến 80%.

Ảnh chụp vi mạch mã hóa video VNU-UET VENGME H.264/AVC @2014 do nhóm nghiên cứu của PGS Trần Xuân Tú thiết kế và chế tạo. Nguồn: tác giả cung cấp.

Đề tài nghiên cứu do PGS.TS Trần Xuân Tú chủ trì đã thiết kế, xây dựng kiến trúc phần cứng để thực hiện chức năng mã hoá video tương thích với chuẩn H.264/AVC dùng cho các thiết bị di động. Sau khi thiết kế thành công, bản thiết kế đã được gửi đi sản xuất tại hãng Global Foundry với công nghệ bán dẫn CMOS 130 nm.

Vi mạch mã hoá video VENGME H.264/AVC là vi mạch chuyên dụng thế hệ vi mạch đang sử dụng rộng rãi nhất hiện nay trên thế giới và có độ phức tạp rất cao, tích hợp trên 2 triệu cổng lô-gic (tương đương 8 triệu transistors).

PGS.TS Trần Xuân Tú cho biết, trong quá trình nghiên cứu, ngoài việc tiếp cận, nắm vững công nghệ thiết kế đáp ứng chức năng mã hóa theo chuẩn của vi mạch, nhóm nghiên cứu còn có một số phát triển giải pháp tối ưu riêng, như: kỹ thuật xử lý đường ống 4 tầng; phương pháp tái sử dụng dữ liệu; kỹ thuật tính toán trong quá trình truyền dữ liệu giữa các khối cơ bản; kỹ thuật thiết kế công suất thấp.

Do đó, sản phẩm có một số tính năng vượt trội so với các sản phẩm sản phẩm công nghệ cùng lĩnh vực ứng dụng đang được nghiên cứu và triển khai trên thế giới về hiệu năng, năng lượng tiêu thụ và giá thành thiết kế. Vi mạch này có thể xử lý thời gian thực các video có độ phân giải lên tới HD 720p ở tần số 100 MHz với công suất tiêu thụ khá nhỏ (53 mW). Các nội dung sáng tạo này là cơ sở để nhóm tác giả công bố 10 bài báo trong hệ thống ISI/Scopus. Các bài báo này đã được cộng đồng khoa học quốc tế quan tâm, trích dẫn đến 26 lần.

Theo PGS Tú, vi mạch mã hoá tín hiệu video VENGME H.264/AVC được thiết kế nhắm tới các ứng dụng như camera an ninh, camera giao thông, camera giám sát hiện trường hay đơn giản là các camera giám sát toà nhà, trường học, các địa điểm công cộng… và các thiết bị di động như điện thoại thông minh, máy quay video.

Được biết, sản phẩm công nghệ của đề tài cũng đã được chia sẻ một phần với Viện Điện tử và Tin học thuộc Uỷ ban năng lượng nguyên tử (CEA-LETI) của Cộng hoà Pháp để tiếp tục phát triển theo hướng giảm sâu công suất tiêu thụ - một trong những yêu cầu ngày càng gắt gao của các thiết bị di động hướng công nghệ xanh. Thông qua hợp tác này, hai bên đã đào tạo thành công một nghiên cứu sinh.

VENGME H.264/AVC  là sản phẩm của đề tài nghiên cứu khoa học cấp Đại học Quốc gia Hà Nội mã số QGĐA.10.02 “Nghiên cứu và thiết kế bộ mã hoá video cho các thiết bị đa phương tiện thế hệ mới”.

Vi mạch là “gạo công nghiệp”

Phó Giám đốc ĐH QGHN GS.TS Nguyễn Hữu Đức cho biết, vi mạch là một sản phẩm công nghiệp cơ bản, mấu chốt trong tất cả các sản phẩm công nghiệp, nhất là công nghiệp điện tử. Có thể ví vi mạch là “gạo công nghiệp”.

Việc chủ động sản xuất được các dòng vi mạch điện tử có chức năng đa dạng và cập nhật công nghệ hiện đại nhất của thế giới sẽ giúp nâng cao giá trị sản phẩm điện tử sản xuất tại Việt Nam với mức lợi nhuận đến 30%.

Ngoài ra nghiên cứu và chế tạo thành công vi mạch còn đóng góp vào công tác đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao cho nền kinh tế tri thức; giảm nhập siêu linh kiện điện tử và giải pháp công nghệ; tạo ra các sản phẩm có ảnh hưởng và tác động lớn đến sự phát triển của nền kinh tế đất nước, có ưu thế cạnh tranh trên thị trường trong nước và quốc tế, góp phần đẩy nhanh quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Đặc biệt, chúng ta còn có thể làm chủ công nghệ điện tử phục vụ an ninh quốc phòng, thiết kế và chế tạo các vi mạch điện tử quan trọng trong hệ thống vũ khí, khí tài quân sự, hệ thống định vị mục tiêu; bảo mật thông tin. Đây là những vấn đề không thể đặt hàng hoặc thuê nước ngoài thiết kế và chế tạo.

Theo GS.TS Nguyễn Hữu Đức, cùng với chương trình phát triển công nghiệp vi mạch TP.HCM, sản phẩm vi mạch mã hoá video VENGME H.264/AVC của ĐHQGHN góp phần nâng cao vị thế của Việt Nam trên bản đồ sản xuất chip của thế giới, củng cố vị trí thứ 3 trong khu vực ASEAN.

Theo kế hoạch, Đại học Quốc gia Hà Nội sẽ tiếp tục hỗ trợ, đầu tư để nhóm nghiên cứu phát triển ứng dụng của vi mạch đã chế tạo được và phát triển các thế hệ vi mạch mới có thể cạnh tranh toàn cầu. Ngoài ra, có thể phát triển PTN tích hợp thông minh của Trường ĐH Công nghệ thành một trung tâm đào tạo và thiết kế vi mạch ở khu vực phía Bắc.

Hồng Hạnh