Chip bảo mật VGC v1.0 của Ban Cơ yếu Chính phủ và Viettel: mã hóa nhanh gấp 15 lần phần mềm

Ban Cơ yếu Chính phủ và Tập đoàn Viettel đã phối hợp phát triển chip bảo mật VGC v1.0, có tốc độ mã hóa, giải mã nhanh gấp khoảng 15 lần so với giải pháp thuần phần mềm khi thực hiện cùng tác vụ. Theo kết quả đo kiểm của hai bên, đây là bước tiến mới trong năng lực thiết kế vi mạch của Việt Nam, khi thuật toán mật mã quốc gia được đưa trực tiếp vào phần cứng.

Vì sao mật mã cần được "khắc" vào chip?

Sau hơn 80 năm làm chủ các thuật toán mật mã trên nền tảng phần mềm để bảo vệ bí mật nhà nước, ngành Cơ yếu Việt Nam đang bước sang giai đoạn mới: đưa thuật toán mật mã quốc gia vào phần cứng.

Yêu cầu này xuất phát từ bối cảnh chuyển đổi số, khi dữ liệu được truyền tải với tốc độ ngày càng cao. Cùng lúc đó, nguy cơ mã độc cài cắm, lộ lọt thông tin và gián đoạn chuỗi cung ứng chip trở thành thách thức lớn đối với an toàn thông tin.

Thay vì chỉ triển khai mật mã trên phần mềm và phụ thuộc vào các dòng chip có sẵn, việc làm chủ nơi thực thi mật mã ngay trên phần cứng được xem là hướng đi quan trọng để tăng cường bảo vệ dữ liệu.

Bên trong VGC v1.0: RISC-V, tiến trình 28 nm và khối mật mã MKV

Chip có kích thước đóng gói 10 × 10 mm, được chế tạo trên tiến trình CMOS 28 nm và sử dụng kiến trúc tập lệnh mở RISC-V. Kiến trúc này cho phép đội ngũ kỹ sư Việt Nam chủ động thiết kế bộ xử lý, kiểm chứng và điều chỉnh các thành phần của chip.

Điểm đáng chú ý nhất là thuật toán mã khối MKV do Ban Cơ yếu Chính phủ nghiên cứu, phát triển đã được hiện thực hóa thành khối xử lý mật mã chuyên dụng ngay trên chip. Nhờ đó, tác vụ mã hóa và giải mã không còn phụ thuộc hoàn toàn vào phần mềm.

Bên cạnh hiệu năng, quá trình phát triển còn chú trọng bảo vệ bản thiết kế trước khi chuyển tới nhà máy chế tạo, nhằm hạn chế nguy cơ lộ lọt thông tin hoặc bị dịch ngược thiết kế.

Phân vai rõ ràng giữa cơ quan mật mã và đơn vị thiết kế vi mạch

Trong mô hình hợp tác, Ban Cơ yếu Chính phủ đảm nhiệm việc xác định yêu cầu bảo mật, xây dựng thuật toán và tiêu chí đánh giá. Tập đoàn Viettel, với đơn vị chủ trì là Trung tâm Bán dẫn Viettel (Viettel Semi), phụ trách thiết kế vi mạch và hiện thực hóa bản thiết kế thành chip.

Trong quý I/2026, lô chip VGC v1.0 đầu tiên đã vượt qua các hạng mục đo kiểm kỹ thuật và được cấp giấy chứng nhận, với phạm vi sử dụng trong kinh tế - xã hội theo yêu cầu của Ban Cơ yếu Chính phủ.

So với Titan M và Secure Enclave: cùng hướng đi, khác phạm vi

Trên thế giới, việc tích hợp phần cứng bảo mật chuyên dụng vào thiết bị số đã được nhiều tập đoàn triển khai, như Titan M trên một số thiết bị Pixel của Google hay Secure Enclave trên các nền tảng của Apple. Các giải pháp này đều hướng tới việc bảo vệ dữ liệu và khóa mật mã ở cấp độ phần cứng.

VGC v1.0 được phát triển theo định hướng tương tự, song có kiến trúc, chức năng và phạm vi ứng dụng riêng, gắn với yêu cầu sử dụng thuật toán mật mã do Việt Nam phát triển.

Từ USB an toàn đến chữ ký số quốc gia

Hiện tại, VGC v1.0 bước đầu được ứng dụng trong USB lưu trữ an toàn dành cho các cơ quan Đảng, Nhà nước và Quốc phòng. Các hướng tiếp theo là tích hợp chip vào USB Token phục vụ chữ ký số và chip định danh hướng tới hệ thống chứng thực chữ ký số quốc gia. Lĩnh vực này có quy mô đáng chú ý khi hiện có hơn 2 triệu chứng thư số đang lưu hành.

Xa hơn, năng lực thiết kế tích lũy từ dự án có thể mở rộng sang các dòng chip lưỡng dụng, phục vụ bảo vệ hạ tầng trọng yếu như điện, nước, dầu khí và viễn thông.

Giá trị của dự án không chỉ nằm ở một con chip cụ thể, mà ở việc hình thành nền tảng bán dẫn bảo mật do đội ngũ Việt Nam làm chủ thiết kế từ gốc và quy trình kiểm chứng. Các thế hệ chip tiếp theo có thể kế thừa nền tảng này thay vì bắt đầu từ đầu, qua đó rút ngắn thời gian nghiên cứu và phát triển.

Hướng tới mật mã hậu lượng tử và chip tích hợp bảo mật ngay từ thiết kế

Về phía Ban Cơ yếu Chính phủ, trọng tâm là nghiên cứu các thuật toán mật mã thế hệ mới, gồm:

• Mật mã hậu lượng tử, nhằm tăng khả năng chống chịu trước nguy cơ từ máy tính lượng tử.
• Mật mã hạng nhẹ dành cho các thiết bị Internet vạn vật có tài nguyên hạn chế.
• Thuật toán mã hóa có xác thực tốc độ cao cho các đường truyền dữ liệu lớn.

Trong khi đó, Viettel tập trung phát triển các lõi xử lý RISC-V hiệu năng cao, kiến trúc đa lõi và hoàn thiện quy trình thiết kế, kiểm chứng vi mạch. Năng lực này là cơ sở để nghiên cứu các dòng chip phục vụ trí tuệ nhân tạo, viễn thông 6G, camera thông minh, Internet vạn vật, thiết bị bay không người lái (UAV) và robot.

Đáng chú ý, hai hướng nghiên cứu có thể hội tụ trên cùng một nền tảng. Các thuật toán mật mã mới sau khi được kiểm chứng trên hệ thống mô phỏng sẽ được hiện thực hóa thành khối xử lý chuyên dụng, tích hợp vào kiến trúc đa lõi do Viettel thiết kế. Khi đó, bảo mật có thể trở thành một phần ngay từ khâu thiết kế thiết bị, thay vì được bổ sung sau.

Cùng với định hướng xây dựng nhà máy chế tạo chip bán dẫn công nghệ cao tại Hòa Lạc, việc phát triển nền tảng bán dẫn bảo mật được kỳ vọng góp phần mở rộng năng lực tham gia của Việt Nam trong chuỗi giá trị bán dẫn, từ thiết kế, sản xuất đến đóng gói. Theo VietNamNet, VGC v1.0 cho thấy hướng tiếp cận mới trong phát triển công nghệ lõi, phục vụ bảo vệ dữ liệu, an ninh thông tin và chủ quyền số quốc gia.