غول های «تراشه» به میدان آمدند
گروه فناوری- در حالی که آمریکا با چالش کمبود تراشه دستوپنجه نرم می‌کند، گروهی از سناتورهای مجلس آمریکا پیشنهاد کرده‌اند اعتبار مالیاتی ۲۵ درصدی برای سرمایه‌گذاری در بخش تولید نیمه‌رسانا اعطا شود. اعتبار مالیاتی نوعی امتیاز است که دولت تحت عنوان مشوق در حوزه‌ای مشخص مانند تولید نیمه‌رسانا به شرکت‌ها اعطا می‌کند. این پیشنهاد از سوی ران وایدن رییس کمیته اقتصادی سنا و مایک کراپو سناتور جمهوریخواه ارشد این پنل همراه عده‌ای دیگر از سناتورها ارائه شده است. آنها معتقدند چنین اقدامی انگیزشی معقولانه و هدفمند برای بخش تولید نیمه‌رسانا در داخل کشور فراهم می‌کند. البته این گروه از سناتورها تخمینی از هزینه‌های چنین اقدامی فراهم نکرده‌اند.
از سوی دیگر طی هفته‌های گذشته طرحی برای سرمایه‌گذاری در این بخش در مجلس آمریکا ارائه شد و سنا بودجه‌ای ۵۲ میلیارد دلاری برای تولید و تحقیق درباره نیمه‌رسانا و دیگر تجهیزات بخش ارتباطات تصویب کرد. این بودجه شامل دو میلیارد دلار برای تولید تراشه‌هایی است که در خودروها استفاده می‌شود. اعطای چنین اعتبار مالیاتی به سود شرکت TSMC تایوان است که قصد دارد کارخانه تولید نیمه‌رسانا به ارزش ۱۲ میلیارد دلار در ایالت آریزونا بسازد. علاوه بر آنNXP Semiconductors NV تراشه‌ساز هلندی و شرکت‌های آمریکایی مانند اینتل و میکرون تکنولوژی نیز از چنین اقدامی سود می‌برند. در این میان نمایندگان حامی سرمایه‌گذاری در بخش نیمه‌رسانا اشاره می‌کنند سهم آمریکا از تولید نیمه‌رسانا و تجهیزات میکروالکترونیک از ۳۷ درصد در دهه ۱۹۹۰ میلادی به ۱۲ درصد در زمان حاضر کاهش یافته است.دولت چین آماری منتشر کرده که نشان می‌دهد این کشور در پنج ماه ابتدایی سال ۲۰۲۱، توانسته است ۱۳۹/۹ میلیارد ریزتراشه یا IC تولید کند. تا چندی پیش، چین به عنوان مصرف‌کننده اصلی تراشه‌ها در دنیا محسوب می‌شد، اما گزارش‌ها نشان می‌دهد به تولیدکننده اصلی نیز تبدیل شده است. Tom’sHardware گزارش دولت چین را تحلیل کرده و نشان داده در می۲۰۲۱ (اردیبهشت و خرداد ۱۴۰۰) چین در تولید تراشه رکوردشکن بوده است.
تولید بیش از ۱۴۰ میلیاردIC
طبق ادعای دولت چین، تنها در می۲۰۲۱ تعداد تراشه‌های تولید شرکت‌های مختلف این کشور از مرز ۲۹/۹ میلیارد عدد گذشته است که در مقایسه با همین بازه زمانی در سال ۲۰۲۰ از رشد ۳۷/۶ درصدی خبر می‌دهد. میزان تولید تراشه در آوریل به ۲۸/۷ میلیارد و در مارس به ۲۹/۱ میلیارد تراشه می‌رسد و اگر میزان تولید چین از ابتدای سال ۲۰۲۱ تاکنون را محاسبه کنیم، چین نزدیک به ۱۳۹/۹ میلیارد تراشه (مدار مجتمع یا Integrated Circuits) تولید کرده است.
درباره رکوردی عجیب صحبت می‌کنیم. در مقام مقایسه، جالب است بدانید چین در مقایسه با تولید تراشه در پنج ماه اول سال ۲۰۲۰، در پنج ماه ابتدایی سال ۲۰۲۱ رشدی ۴۸/۳ درصدی تجربه کرده است. آنچه در آمارها می‌توان مشاهده کرد، رشد چشمگیر چین در تولید انواع تراشه است. تولید مدار مجتمع یا IC معیار مناسبی برای سنجش فناوری چین در حوزه قطعات نیمه‌رسانا نیست، اما باید گفت این کشور پهناور در زمینه‌های مختلف پیشرفت کرده که استفاده از IC در زمینه‌هایی مانند خودروسازی، لوازم خانگی هوشمند، تلفن‌های هوشمند، گجت‌های قابل‌حمل و اینترنت اشیاء را شامل می‌شود.
در این بین، بیشتر تراشه‌های ذکرشده را شرکت‌های خارجی مانند سامسونگ و اینتل تولید می‌کنند، اما مشکلی که چین با آن دستوپنجه نرم می‌کند، تولید تراشه با فناوری‌های روز یعنی لیتوگرافی‌های چهار و پنج و شش نانومتری است. در واقع، شرکت‌های چینی مانند SMIC یا هواهونگ اکثر تراشه‌هایشان را مطابق با لیتوگرافی ۲۸ نانومتری و حتی قدیمی‌تر می‌سازند تا از آنها در زمینه‌های خودروسازی یا لوازم خانگی استفاده شود، اما آنچه چین به دنبالش است، در تولید تراشه با فرآیندهای تولید پیشرفته‌تر خلاصه می‌شود.
در حقیقت تحلیلگران معتقدند چین تا نزدیک‌شدن به بی‌نیازی یا وابسته نبودن به شرکت‌های خارجی در تولید تراشه‌های پیشرفته فاصله بسیاری دارد. در واقع، شرکت‌هایی مانند های‌سیلیکون، از زیرمجموعه‌های هوآوی، نشان داده‌اند تراشه‌ها را طبق فناوری روز دنیا می‌توانند طراحی کنند، اما شرکت‌های چینی همچنان به شرکت‌هایی مانند سامسونگ یا TSMC برای تولید تراشه با فناوری‌های جدیدتر وابسته هستند.
در آماری مشخص شده است چین در پنج ماه ابتدایی سال ۲۰۲۱ بیش از ۲۶۰/۳۵ میلیارد IC وارد کشورش کرده که در مقایسه با بازه زمانی مشابه در سال ۲۰۲۰، رشدی ۳۰ درصدی را نشان می‌دهد. در این میان، تحریم‌های ایالات متحده نیز کار را برای پیشرفت چین دشوارتر کرده است. در حال حاضر، هوآوی، SMIC و چند شرکت دیگر چینی فعال در زمینه طراحی و تولید تراشه با تحریم‌های ایالات متحده مواجه شده‌اند و از شرکت‌های آمریکایی فناوری تولید یا ادوات مورد نیاز برای ساخت تراشه‌های مدرن را نمی‌توانند بخرند.
تمامی عوامل مذکور باعث شده است مراحل تحقیق و توسعه در چین به‌کُندی پیش برود و تا رسیدن به فناوری‌های روز سال‌ها فاصله داشته باشد. پس از روی‌کار‌آمدن دولت جو بایدن نیز وضعیت برای چین سخت‌تر شده است، زیرا بایدن قصد دارد سرمایه‌گذاری کلانی روی بخش تولید تراشه کند تا ایالات متحده از نظر تولید تراشه به کشورهای دیگر وابسته نباشد.
TSMC تولید تراشه‌های ۳ نانومتری را آغاز می‌کند
همچنین گفته می‌شود TSMC در حال آماده شدن برای تولید تراشه‌های سه نانومتری اپل در نیمه دوم ۲۰۲۲ است و تولید انبوه تراشه‌های چهار نانومتری کوپرتینویی‌ها را هم به زودی آغاز خواهد کرد. به گزارش MacRumors و با استناد به منابع دیجی‌تایمز، شرکت صنایع نیمه‌هادی تایوان (TSMC)، تامین‌کننده پردازنده‌های اپل، در حال آماده‌سازی برای تولید تراشه‌های سه نانومتری کوپرتینویی‌ها در نیمه دوم سال ۲۰۲۲ است و ظاهرا در ماه‌های آینده، تولید انبوه تراشه‌های چهار نانومتری را برای کامپیوترهای مک آغاز خواهد کرد.
چندی پیش مشخص شد که غول دنیای فناوری ظرفیت اولیه تولید تراشه‌های چهار نانومتری TSMC را برای کامپیوترهای مک آینده رزرو کرده و اخیرا به TSMC سفارش داده که تولید تراشه A15 آیفون ۱۳ را بر اساس فرآیند ساخت پنج نانومتری پیشرفت آغاز کند، اما گزارشی با موضوع برنامه و چشم‌انداز بلندمدت TSMC برای ساخت پردازنده‌های پیشرفته اپل منتشر شد. در گزارش مذکور آمده است که فرآیند ساخت سه نانومتری تقریبا ۱۵ درصد عملکرد و ۳۰ درصد بهره‌وری انرژی را بهبود می‌بخشد و از اواخر سال آینده وارد فاز تولید انبوه خواهد شد.
غول تایوانی صنعت تراشه مدعی است که فناوری N3 (سه نانومتری) با شروع تولید در نیمه دوم سال ۲۰۲۲، پیشرفته‌ترین فناوری در حوزه ساخت تراشه در جهان خواهد بود. از قرار معلوم، N3 با تکیه بر ترانزیستورهای FinFET برای بهترین عملکرد، بازده انرژی و به‌صرفه بودن ساخته شده و تا ۷۰ درصد تراکم منطقی بیشتری در مقایسه با فرآیند ساخت ۵ نانومتری ارائه می‌دهد.
به‌طورکلی، هر فناوری ایجادشده با فرآیندهای نوین، چالش‌های جدیدی به دنبال دارد و قطعا صنعت نیمه‌هادی از این قاعده مستثنا نیست. برای مثال، اصلی‌ترین چالش شرکت‌های سازنده تراشه یافتن ساختار ترانزیستور و مواد اولیه مناسب است. در این میان، تماس‌های ترانزیستوری که نیرو را به ترانزیستور می‌رسانند، برای عملکرد آنها (ترانزیستورها) بسیار حیاتی هستند. کوچک‌سازی بیشتر فناوری‌های استفاده‌شده در صنعت نیمه‌هادی مقاومت در تماس را افزایش می‌دهد و به موجب آن، عملکرد آنها نیز محدود می‌شود؛ بنابراین تراشه‌سازان باید ماده تماسی را پیدا کنند که مقاومت بسیار کمی داشته باشد، جریان زیادی را انتقال بدهد و از همه مهم‌تر، برای تولید در حجم انبوه مقرون‌به‌صرفه باشد.
