الملخص:
قد يواجه مشروع تيرافاب الطموح لتصنيع أشباه الموصلات تحديات أكثر تعقيدًا من بناء الصواريخ واستكشاف المريخ. ووفقا لتقرير نشرته وسائل الإعلام الكورية "كوريا إيكونوميك نيوز"، شكك العديد من العاملين في صناعة أشباه الموصلات في جدوى هذه الخطة. ومن بينهم، أشار شخص مطلع على الوضع الداخلي لشركة TSMC إلى أن بناء مصنع للرقائق في حد ذاته ليس بالأمر الأكثر صعوبة. ويكمن التحدي الحقيقي في كيفية الاستمرار في إنتاج رقائق ذات جودة مستقرة وعائد مرتفع بما فيه الكفاية.
تيرافاب هو مشروع لتصنيع أشباه الموصلات يروج له " ماسك " لتلبية احتياجات الحوسبة المستقبلية لشركاته. إنه يخدم بشكل أساسي Tesla وSpaceX وشركات الذكاء الاصطناعي ذات الصلة. ووفقًا لرؤية ماسك المعلنة سابقًا، يأمل المشروع في نهاية المطاف في إنشاء نظام إنتاج يمكنه توفير 1 تيراواط من الطاقة الحاسوبية سنويًا. سيتم استخدام الرقائق المطلوبة في مجالات مثل مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، والسيارات ذاتية القيادة، والروبوتات البشرية، والحوسبة الفضائية.
إن حجم هذا الهدف مذهل. مع استمرار تسلا في توسيع أعمالها في مجال القيادة الذاتية والروبوتات، تعمل شركة سبيس إكس على الترويج لمهمات فضائية واسعة النطاق، ويستمر الطلب على القوة الحاسوبية في نماذج الذكاء الاصطناعي في النمو، وقد يزداد طلب شركات ماسك على الرقائق المتخصصة. من خلال بناء مرافق تصنيع الرقائق الخاصة به، يأمل ماسك في تقليل الاعتماد على الموردين الخارجيين وإنشاء سلسلة توريد كاملة بدءًا من تصميم الرقائق وحتى التصنيع.
أصبحت تيرافاب مرة أخرى محط اهتمام الصناعة مؤخرًا. أحد الأسباب هو أن ماسك أكد أنه يناقش التعاون المحتمل مع TSMC. في السابق، توقع السوق ذات مرة أن TSMC قد تلعب دورًا أكثر أهمية في مشروع تيرافاب وحتى تكون مسؤولة عن بناء وتشغيل مصنع الرقائق. وأثارت الأخبار أيضًا نقاشًا حول دور إنتل في المشروع.
ومع ذلك، أوضح ماسك لاحقًا أن تيرافاب ستظل مسؤولة عن بناء وتشغيل الشركات التابعة لها. تقتصر أساليب التعاون التي قد تفكر فيها TSMC على استئجار جزء من منطقة المصنع، وهذا لا يعني أن TSMC ستتولى المشروع بأكمله. إنتل هي الشريك التكنولوجي المهم المعروف حاليًا لشركة تيرافاب، ومن المتوقع أن تلعب عملية تصنيع الجيل التالي 14A دورًا في تخطيط إنتاج الرقائق المنطقية في المراحل الأولى من المشروع.
بالنسبة لـ " ماسك "، تعد مشاركة إنتل مهمة جدًا. بالمقارنة مع بناء نظام تكنولوجيا تصنيع أشباه الموصلات من الصفر، من المتوقع أن يؤدي استخدام عمليات التصنيع الحالية والخبرة الصناعية إلى تقصير تخطيط المشروع إلى وقت الإنتاج. ويعتقد بارك جونيونغ، المحلل في شركة هانوا للأوراق المالية الكورية الجنوبية، أن أهمية تيرافاب تكمن في محاولة إنشاء سلسلة توريد شرائح شاملة، تغطي مجالات متعددة مثل التطبيقات الفضائية والمركبات ذاتية القيادة والروبوتات، كما أن خبرة إنتل في التصنيع ستساعد شركتي تيسلا وسبيس إكس على إنشاء أنظمة إنتاج بشكل أسرع.
ومع ذلك، فإن تصنيع أشباه الموصلات ليس بسيطًا مثل مجرد شراء المعدات وبناء المصنع وبدء خط الإنتاج. أعرب أحد مسؤولي سامسونج عن وجهة نظر أكثر حذرًا بشأن خطة ماسك، معتقدًا أن تكنولوجيا تصنيع الرقاقات تعتمد بشكل كبير على المعرفة العملية المتراكمة طويلة المدى، وخاصة كيفية التحسين المستمر لإنتاجية الرقائق.
في صناعة أشباه الموصلات، يشير العائد إلى نسبة المنتجات المنتجة دفعة واحدة والتي تلبي متطلبات الجودة والأداء ويمكن استخدامها بشكل طبيعي. حتى لو كانت الشركة المصنعة قادرة على تصنيع الرقائق وفقًا لمتطلبات التصميم، فقد تظل تكاليف الإنتاج مرتفعة بشكل غير مقبول إذا كان العائد منخفضًا للغاية، أو إذا كان الأداء يتقلب كثيرًا بين الدُفعات.
تعتبر هذه المشكلة حادة بشكل خاص بالنسبة لعمليات التصنيع المتقدمة. مع استمرار تقلص هياكل الترانزستور والدوائر، كذلك يتقلص هامش الخطأ في عملية التصنيع. حتى العيب الصغير للغاية قد يتسبب في عدم عمل الشريحة بشكل صحيح، أو فشل أدائها واستهلاكها للطاقة وموثوقيتها في تلبية متطلبات التصميم.
أشار الأشخاص ذوو الصلة بشركة Samsung إلى أنه لكي تتكيف معدات التصنيع بشكل حقيقي مع الإنتاج الضخم والعثور على أفضل مجموعة من معلمات العملية التي يمكن أن تحافظ على إنتاجية عالية، فإن ذلك يتطلب تعديلات متكررة وتراكمًا للخبرة على المدى الطويل. حتى أنه يعتقد أن نضج هذه القدرة قد يستغرق 30 عامًا على الأقل.
لا يعني هذا البيان أن جميع مصانع الرقاقات الجديدة يجب أن تنتظر 30 عامًا قبل أن يتم وضعها في حيز الإنتاج، لكنه يؤكد على أن قدرات تصنيع أشباه الموصلات المتقدمة تتطلب تراكمًا طويل المدى. يمكن بناء المصانع في فترة زمنية قصيرة نسبيًا ويمكن شراء المعدات، ولكن كيفية الحفاظ على استقرار مئات خطوات العملية في الإنتاج الضخم هي مسألة أخرى.
كما أعرب شخص مطلع على الوضع الداخلي لشركة TSMC عن وجهة نظر مماثلة. ويعتقد أنه من السهل نسبيًا بناء مصنع للرقائق، لكن الصعوبة الحقيقية تكمن في السماح لخط الإنتاج بإنتاج الرقائق بشكل مستمر دون أي عيوب واضحة أو تقلبات في الأداء يمكن التحكم فيها. حتى التغييرات الطفيفة في التفاصيل أثناء عملية التصنيع يمكن أن يكون لها تأثير كبير على العائد النهائي.
يتطلب تصنيع الرقائق المتقدمة عادةً عددًا كبيرًا من العمليات المعقدة مثل الطباعة الحجرية الضوئية، والترسيب، والحفر، والتنظيف، وزرع الأيونات. يجب أن تمر الرقاقة عبر هذه العمليات بتسلسل محدد لتكوين مئات الملايين أو أكثر من الترانزستورات وهياكل التوصيل البيني الخاصة بها تدريجيًا. قد تؤثر الانحرافات في أي عملية على روابط التصنيع اللاحقة.
ولهذا السبب لا تحتاج شركات تصنيع أشباه الموصلات إلى معدات متقدمة فحسب، بل يجب أيضًا أن يكون لديها نظام ناضج للتحكم في العمليات. يمكن لموردي المعدات توفير آلات الطباعة الحجرية الضوئية الدقيقة، ومعدات النقش، ومعدات ترسيب الأغشية الرقيقة، ولكن كيفية ضبط معلمات العملية وفقًا لتصميمات شرائح محددة وضمان التعاون المستقر بين المعدات المختلفة والعمليات المختلفة تتطلب من الشركات المصنعة التحسين المستمر من خلال عدد كبير من التجارب والإنتاج الفعلي.
بالإضافة إلى ذلك، غالبًا لا يتم تحقيق تحسين إنتاجية العمليات المتقدمة بين عشية وضحاها. عندما تدخل عملية جديدة مرحلة مبكرة من الإنتاج الضخم، تحتاج الشركات عادةً إلى تحليل مصدر العيوب بشكل متكرر، وضبط تدفق العملية، وجمع البيانات بشكل مستمر أثناء عملية الإنتاج. حتى لو كان إنتاج مجموعة معينة من الرقائق يلبي التوقعات، فهذا لا يعني أن الدفعة التالية من المنتجات ستحافظ بالضرورة على نفس المستوى.
بالنسبة لتيرافاب، هذا يعني أنه حتى إذا تمكن المشروع من استكمال بناء المصنع وتركيب معدات متقدمة بنجاح، فهذا لا يعني أنه يمكنه على الفور إنتاج عدد كبير من الرقائق عالية الأداء تكفي لتلبية احتياجات شركتي تيسلا وسبيس إكس.
إذا كان المشروع يستخدم عمليات تصنيع متقدمة مثل Intel 14A، فإن نضج عملية التصنيع نفسها، وتصحيح أخطاء المعدات، وتكييف تصميم المنتج، والتحقق من الإنتاج الضخم، كلها ستصبح عوامل مهمة. يحتاج المصنع الجديد أيضًا إلى إنشاء نظام كامل لمراقبة الجودة وضمان التشغيل المستقر على المدى الطويل لسلسلة التوريد ومعدات الإنتاج والموظفين الفنيين.
من ناحية أخرى، لا يبدأ تيرافاب من الصفر. تمتلك شركات Musk موارد هندسية واسعة النطاق ولديها بالفعل شراكة مع Intel. من خلال تقديم شركاء ذوي خبرة في التصنيع، يمكن للمشروع نظريًا الاستفادة من التكنولوجيا الحالية والمعرفة الصناعية لتقليل صعوبة الاستكشاف الذاتي.
يعتقد بارك جونيونج، محلل شركة Hanwha Securities، أن تجربة التصنيع لشركة Intel ستصبح بمثابة دعم مهم لشركة Terafab. بالنسبة لشركة Tesla وSpaceX، اللتين تأملان في إنشاء نظام إنتاج في أقرب وقت ممكن، فإن الاعتماد على تكنولوجيا التصنيع الناضجة أكثر واقعية من تطوير جميع العمليات بشكل مستقل تمامًا.
ومع ذلك، فإن وجود شريك تكنولوجي لا يزيل جميع المخاطر. قد تكون هناك اختلافات في عمليات التصنيع وتكوينات المعدات ومعايير العملية للشركات المختلفة. وحتى لو تم استخدام تقنيات التصنيع الحالية، فلا بد من إجراء تعديلات لمصانع وظروف إنتاج محددة. وفي الوقت نفسه، يجب أن يعمل تصميم وتصنيع الرقائق المتقدمة معًا بشكل وثيق، وأي تغييرات كبيرة قد تؤثر على كفاءة الإنتاج والإنتاجية.
التحدي الآخر الذي يواجه تيرافاب هو أن نطاقها المستهدف يختلف بشكل كبير عن مشاريع تصنيع الرقائق التقليدية. ويأمل ماسك في إنشاء نظام إنتاج ضخم يمكنه دعم احتياجات الحوسبة المستقبلية لشركاته. لا تتطلب رقائق الذكاء الاصطناعي المتطورة عمليات منطقية متقدمة فحسب، بل تعتمد أيضًا على ذاكرة ذات نطاق ترددي عالٍ، وتغليف متقدم، وأنظمة إمداد الطاقة، وتصميم تبديد الحرارة.
حتى لو كان من الممكن إنتاج الرقائق المنطقية بسلاسة، إذا كانت قدرة العرض للروابط الرئيسية الأخرى غير كافية، فإن نظام الحوسبة الكامل الذي يمكن تسليمه في النهاية سيظل محدودًا. لذلك، لكي تحقق تيرافاب أهدافها المتوقعة، فإنها لا تحتاج إلى إتقان تصنيع الرقائق فحسب، بل تحتاج أيضًا إلى تنسيق سلسلة توريد أشباه الموصلات بأكملها.
من منظور الصناعة، تعكس خطة ماسك أن شركات التكنولوجيا الكبرى تعيد النظر في القيمة الإستراتيجية لإمدادات الرقائق. في الماضي، ركزت العديد من الشركات بشكل أساسي على تصميم الرقائق ثم قامت بتسليم أعمال التصنيع لمصنعين متخصصين مثل TSMC أو Samsung أو Intel. في الوقت الحاضر، مع النمو السريع للطلب على حوسبة الذكاء الاصطناعي، بدأت بعض الشركات تأمل في التحكم بشكل مباشر في المزيد من موارد التصنيع لضمان العرض وتحسين الرقائق لأعمالها الخاصة بشكل أفضل.
لكن تصنيع الرقاقات وتصميم الرقائق هما قدرتان مختلفتان تمامًا. يمكن لشركات تصميم الرقائق تحسين قدرتها التنافسية من خلال الابتكار المعماري، وتحسين الخوارزميات، وتكرار المنتج، في حين تحتاج شركات مسبك الرقاقات إلى استثمار طويل الأجل في المعدات، وأبحاث العمليات والتطوير، ومراقبة الجودة وإدارة الإنتاج. النجاح في الأول لا يترجم تلقائيا إلى نجاح في الثاني.
تعد خبرة التصنيع الطويلة الأمد التي تتمتع بها شركة TSMC أحد الأسباب المهمة التي تجعلها تظل قادرة على المنافسة في صناعة أشباه الموصلات العالمية. بالنسبة للوافدين الجدد، حتى لو كان لديهم أموال وفيرة ومعدات متقدمة، فإنهم ما زالوا بحاجة إلى التطوير المستمر للعملية والتحقق من الإنتاج الضخم لإنشاء قدرات إنتاجية موثوقة.
ولذلك فإن تشكيك العالم الخارجي بمشروع تيرافاب لا يعني في مجمله أن المشروع غير ممكن، بل يؤكد أن التحديات التي يواجهها تتجاوز بكثير بناء المنشآت الصناعية العامة. ومن الممكن أن تساعد الصناديق الشركات على شراء المعدات، وتوظيف المواهب، وتوسيع القدرة الإنتاجية، ولكنها لا تستطيع توليد خبرة تصنيع ناضجة تلقائيا في فترة قصيرة من الزمن.
تعتمد قدرة Musk على تحويل Terafab إلى نظام تصنيع رقائق متقدم وتنافسي حقًا في النهاية على ما إذا كان بإمكانه الجمع بين استثمار رأس المال والتعاون الفني وقدرات التنفيذ الهندسي، والاستمرار في تحسين الإنتاجية والاستقرار وكفاءة التكلفة أثناء عملية الإنتاج الضخم.
كما أكد الأشخاص المطلعون على الوضع الداخلي لشركة TSMC، هناك فجوة تكنولوجية ضخمة بين إنشاء مصنع للرقائق والإنتاج المستقر للرقائق عالية الجودة. بالنسبة لتيرافاب، فإن ما يحدد نجاح أو فشل المشروع حقًا ليس ما إذا كان من الممكن بناء مبنى المصنع أو ما إذا كان من الممكن تركيب المعدات، ولكن ما إذا كان يمكن تحقيق إنتاج ضخم طويل المدى ومستقر وتنافسي تجاريًا على نطاق واسع في بيئة إنتاج معقدة مع عمليات متقدمة.
التعليقات