جنگ تراشه‌ها وارد سال دوم شد

 جنگ تراشه‌ها وارد سال دوم شد 31 اکتبر 2024 کیون لی در دو سال گذشته، ایالات متحده و چین برای دستیابی به خودکفایی در صنعت میکروچیپ‌ها، که صنعتی حیاتی و در حال حاضر تحت سلطه شرکت‌های تایوانی و کره‌ای است، تلاش کرده‌اند. اما خودکفایی از دسترس هر دو کشور به دلایلی که غلبه بر آن‌ها دشوار خواهد بود، دور خواهد ماند. سئول – دو سال از تصویب قانون تراشه‌ها و علوم توسط دولت جو بایدن، رئیس‌جمهور آمریکا، می‌گذرد. این قانون 52 میلیارد دلار یارانه برای تشویق تولیدکنندگان نیمه‌رسانا به افزایش ظرفیت تولید در ایالات متحده تخصیص داد. در این دوره، آمریکا همچنین محدودیت‌های گسترده‌ای بر صادرات فناوری‌های مرتبط با تراشه به چین اعمال کرد. هدف این اقدامات دستیابی آمریکا به خودکفایی در تولید میکروچیپ و ممانعت از تلاش چین برای دستیابی به همین هدف بود. آیا این اقدامات موفقیت‌آمیز بوده‌اند؟ تلاش‌های آمریکا برای محدود کردن دسترسی چین به فناوری‌های ساخت تراشه عمدتاً بر مدارهای مجتمع (IC) پیشرفته متمرکز است که بیش از 80 درصد از بازار جهانی نیمه‌رسانا را تشکیل می‌دهد. سه نوع اصلی IC وجود دارد: تراشه‌های منطق (برای پردازش داده در گوشی‌های همراه و رایانه‌های شخصی)، DRAM (نوعی حافظه دسترسی تصادفی که در رایانه‌های شخصی و سرورها به کار می‌رود)، و NAND (حافظه فلش). چین هر سه نوع تراشه را تولید می‌کند؛ تراشه‌های منطق توسط شرکت SMIC، DRAM توسط ChangXin Memory Technologies (CXMT) و تراشه‌های حافظه فلش توسط Yangtze Memory Technologies Corp (YMTC). اگرچه این شرکت‌ها رهبران صنعتی نیستند، اما از نظر فناوری و سهم بازار با رقبا فاصله خود را کم کرده‌اند. اما شرکت‌های چینی بر بخش پایین‌دست بازار خود تمرکز دارند و نفوذ به بخش‌های بالادستی بازار برای آن‌ها به‌طور فزاینده‌ای دشوار شده است. هزینه و پیچیدگی تولید تراشه‌ها به سرعت در حال افزایش است و تحریم‌های آمریکا دسترسی شرکت‌های چینی به فناوری‌های مورد نیاز برای تولید نیمه‌رساناهای پیشرفته‌تر – به‌ویژه تراشه‌های منطق با اندازه نود زیر 14 نانومتر، DRAM زیر 18 نانومتر، و تراشه‌های حافظه NAND با 128 لایه یا بیشتر – را به شدت محدود کرده است. برای مثال، پیشرفته‌ترین سیستم‌های فوتولیتوگرافی ماوراءبنفش (EUV) – دستگاه‌های “فتوکپی” ۲۰۰ میلیون دلاری که برای انتقال الگوهای طراحی تراشه استفاده می‌شوند – تنها توسط یک شرکت هلندی به نام ASML تولید می‌شود. غول تراشه‌سازی تایوانی، شرکت تولید نیمه‌رسانا تایوان (TSMC)، بیش از ۲۰۰ سیستم EUV دارد – که تنها تولید تراشه‌های منطق پیشرفته ۳ نانومتری آن‌ها نیازمند بیش از ۵۰ دستگاه EUV است – و شرکت عظیم سامسونگ الکترونیکس کره‌ای حدود ۵۰ دستگاه EUV دارد. در مقابل، چین به دلیل تحریم‌های آمریکا، به هیچ یک از این دستگاه‌ها دسترسی ندارد. در حالی که تولید تراشه‌های منطق و DRAM پیشرفته (۱۲-۱۴ نانومتر) نیاز به سیستم‌های EUV دارد، تراشه‌های NAND – که شامل صدها لایه با یک شکل هندسی ثابت هستند – به این سیستم نیاز ندارند. و این همان بخشی است که شرکت‌های چینی در آن در تعقیب رهبران جهانی مانند سامسونگ هستند. محصول ۳D NAND ۱۲۸ لایه‌ی YMTC که در سال ۲۰۲۱ عرضه شد، با محصولات رقبا برابری می‌کرد. در اکتبر ۲۰۲۳، پیشرفته‌ترین تراشه حافظه 3D NAND جهان در یک درایو حالت جامد (SSD) تولیدی YMTC یافت شد که به‌طور بی‌سروصدا در ژوئیه همان سال عرضه شد. چین ممکن است به‌زودی بتواند پیشرفت‌های مشابهی در بازار DRAM نیز داشته باشد و به این ترتیب، تلاش خود را برای خودکفایی در تولید میکروچیپ‌ها تسریع کند. فرآیند ساخت تراشه‌های حافظه پهن‌باند (HBM)، که نوعی تراشه DRAM پیشرفته هستند، لزوماً نیاز به فوتولیتوگرافی پیشرفته EUV ندارد و ساخت تراشه‌های HBM به‌طور کلی آسان‌تر از DRAM‌های سنتی با اندازه کمتر از ۱۰ نانومتر است. این بدان معنی است که چین می‌تواند نسخه‌های خود را (۱۷-۱۹ نانومتر) بدون نیاز به تجهیزات پیشرفته بسازد. چین در فناوری‌های بسته‌بندی پیشرفته، مانند تراشه‌های Through-Silicon Via که HBM نیاز دارد، نیز قوی است. تراشه‌های HBM تقاضای بالایی دارند. این فناوری محدودیت‌های سرعت انتقال حافظه را از بین می‌برد و بهره‌وری انرژی را افزایش می‌دهد و به‌عنوان راه‌حل ترجیحی برای مدل‌های هوش مصنوعی و محاسبات با کارایی بالا مطرح می‌شود. شرکت SK Hynix کره جنوبی در حال حاضر پیشرفته‌ترین تراشه‌های HBM را تولید می‌کند و از رونق هوش مصنوعی به‌شدت سود برده است.

اما شرکت‌های چینی در تلاش برای جبران عقب‌ماندگی خود هستند: در حالی که چین از نظر تعداد پتنت‌های ثبت‌شده در ایالات متحده مرتبط با تراشه‌های DRAM و منطق سنتی عقب‌تر از کره جنوبی و تایوان است، اما در پتنت‌های HBM پیشتاز است. گزارش شده است که شرکت‌های برجسته چینی مانند Cambricon Technologies و هواوی در زمینه پردازنده‌های هوش مصنوعی پیشرفت‌هایی داشته‌اند. برای تسریع این پیشرفت‌ها، دولت چین شرکت‌ها را از خرید تراشه‌های H20 انویدیا که مخصوص بازار چین و در پاسخ به تحریم‌های آمریکا طراحی شده، بازداشته است. فشار دولت چین برای خودکفایی در زمینه تراشه‌سازی، تولیدکنندگان تراشه‌های چینی را نیز ترغیب کرده است که برای تأمین تجهیزات مورد نیاز خود به شرکت‌های داخلی رجوع کنند. در نتیجه، شرکت‌های تولیدکننده تجهیزات مانند Naura Technology Group و Advanced Micro-Fabrication Equipment رشد قابل‌توجهی در درآمد و سود خود داشته‌اند. در همین حال، نرخ بومی‌سازی تجهیزات و قطعات تراشه در چین به‌شدت افزایش یافته است؛ از ۲۱ درصد در سال ۲۰۲۱ به بیش از ۴۰ درصد تا اواخر سال گذشته. کره جنوبی و تایوان – که در حال حاضر بر بازارهای تراشه مسلط هستند – به این موضوع با افزایش ظرفیت تولید داخلی، به‌ویژه در بخش‌های بالادستی بازار، واکنش نشان داده‌اند، در حالی که تولید با ظرفیت پایین‌تر را در خارج از کشور حفظ کرده‌اند. سامسونگ محصول اصلی خود – تراشه‌های DRAM – را در کره جنوبی تولید می‌کند، یک کارخانه NAND در چین دارد و در حال ساخت یک کارخانه تولید تراشه‌های منطق در ایالات متحده است. از سوی دیگر، TSMC تراشه‌های منطق با رده پایین را برای مشتریان چینی در چین تولید می‌کند و تراشه‌های رده بالاتر را برای شرکت‌های آمریکایی – مانند اپل، Advanced Micro Devices و انویدیا – در تایوان تولید می‌کند، جایی که چهار کارخانه بزرگ آن قرار دارند. این شرکت در حال توسعه کارخانه‌هایی در ایالات متحده، اروپا و ژاپن است، اما ظرفیت هر یک از این کارخانه‌ها معادل تنها ۳ تا ۵ درصد از کارخانه‌های بزرگ آن در تایوان خواهد بود. در سال ۲۰۲۸، هنگامی که تمامی کارخانه‌های برنامه‌ریزی‌شده تکمیل شوند، ظرفیت ترکیبی آن‌ها هنوز فقط به ۲۰ درصد از کل ظرفیت این شرکت خواهد رسید. کارخانه‌های خارجی TSMC نیز یک یا دو نسل عقب‌تر از کارخانه‌های اصلی آن خواهند بود. به عنوان مثال، اگرچه کارخانه‌هایی که TSMC در آریزونا می‌سازد تراشه‌های ۲ نانومتری تولید خواهند کرد، اما تا زمانی که تولید آن‌ها آغاز شود، این تراشه‌ها از نظر فناوری از خط مقدم عقب خواهند بود. بنابراین، ایالات متحده همچنان از خودکفایی در تولید میکروچیپ‌ها فاصله دارد و به‌زودی نیز به آن دست نخواهد یافت. همین امر برای چین نیز صادق است – به‌ویژه در مورد تراشه‌های پیشرفته‌ترین – هرچند که این کشور در تلاش است تا با غلبه بر موانع عمده، جایگاه خود را در این صنعت تقویت کند.