نبرد بر سر فناوری تراشه ها

ترجمه بخش هایی از مقاله منتشره از سوی یک نشریه هلندی در خصوص رقابت بر سر فناوری تراشه ها به شرح زیر ارائه می گردد.

خودروهای برقی چینی در حال تسخیر جهان هستند، پنل های خورشیدی چینی بر روی بسیاری از سقف ساختمان‌های غربی قرار دارند و توربین‌های بادی بزرگ در دریا به طور فزاینده ای در چین ساخته می‌شوند. علاوه بر این، چین در سال‌های اخیر به یک رهبر جهانی در بخش تحقیقات تقریباً تمام فناوری‌های حیاتی برای آینده تبدیل شده است. با این حال، یک بخش وجود دارد که هنوز تا سلطه فناورانه چین فاصله زیادی هست: بخش نیمه‌هادی‌ها و تراشه‌های کامپیوتری. ممکن است چین در زمینه تحقیق و ثبت اختراع پیشرو باشد، اما پیشرفته ترین تراشه‌ها هنوز در خارج از چین ساخته می‌شوند آنهم با ماشین‌های غیر چینی منجمله دستگاه‌های شرکت غول هلندی ASML. غرب به رهبری ایالات متحده مایل است این وضعیت را حفظ کند. تراشه‌ها به عنوان بلوک‌های اساسی در زمینه هوش مصنوعی و بخش دفاعی، جزو حوزه‌های مهم استراتژیک هستند که برای امنیت ملی حیاتی هستند. بنابراین ایالات متحده در تلاش است تا حد امکان صادرات تراشه‌های پیشرفته و تجهیزات ساخت آنها را به چین محدود کند.

وابستگی چین به کشورهای خارجی برای این محصول استراتژیک بسیار زیاد است. در سال 1995 چین 2 درصد از مصرف تراشه‌های جهانی را به خود اختصاص می داد اما ده سال بعد این میزان به 25 درصد افزایش یافت. در سال گذشته چین مجبور شد بیشترین بخش از این تراشه‌ها را به میزان تقریباً 400 میلیارد دلار وارد کند که بیشتر از هزینه واردات نفت این کشور می‌باشد. چین با جدا شدن از پیشرفته ترین فناوری‌های تراشه، چاره ای جز توسعه صنعت تراشه خود ندارد اما این طرح با مشکل مواجه است. رئیس جمهور چین که توسعه صنعت تراشه داخلی را به عنوان یکی از اولویت های اصلی چین معرفی کرده، در اوایل سال جاری در یک کنفرانس بزرگ فناوری در چین هم بر این موضوع تاکید کرده است: "بخش فناوری پیشرفته به میدان اصلی جنگ رقابت بین المللی و نظم جهانی در حال تغییر تبدیل شده است. علیرغم پیشرفت های بزرگ در توسعه علمی و فناوری در چین، ظرفیت نوآوری اصلی این کشور نسبتا ضعیف باقی مانده است، برخی از فناوری‌های اصلی چین در حوزه‌های کلیدی توسط دیگران کنترل می‌شوند و ما فاقد استعدادهای برتر در این علوم هستیم. ما باید احساس فوریت خود به این نیازها را بیشتر کنیم و تلاش های خود را در زمینه نوآوری علمی و فناوری هم تشدید کنیم". حدود 90٪ از تمام تراشه‌های پیشرفته در جهان هنوز در کارخانه‌های TSMC تایوان با استفاده از ماشین‌های تراشه هلندی، آمریکایی و ژاپنی برای مشتریان غیر چینی مانند اپل، انویدیا، مایکروسافت و متا ساخته می‌شوند.

چین احتمالاً در سال آینده تقریباً 20 درصد از تولید تراشه‌های جهان را به خود اختصاص خواهد داد در حالی که این رقم در سال 1990 تنها چند درصد بوده است. در حال حاضر ده‌ها کارخانه تولید تراشه در این کشور در حال ساخت هستند. با این حال آنها منحصراً برای تولید تراشه‌های استاندارد - نیمه‌هادی‌هایی که برای صنعت خودروسازی، لوازم الکترونیکی مصرفی، انتقال انرژی و رانندگی مستقل ضروری هستند- طراحی شده اند. بقیه دنیا برای این تراشه‌های استاندارد به طور فزاینده ای به چین وابسته می‌شوند اما برای پیشرفته ترین تراشه‌ها این وضعیت دقیقاً برعکس خواهد بود. تعیین سرعت توسعه فناوری چین دشوار می‌باشد. با توجه به محدودیت‌های صادراتی از ایالات متحده به چین، دولت چین بسیار کمتر مشتاق شده تا پیشرفت‌های فناوری را علنی کند. چین دوست دارد برای پیشرفت تدریجی کماکان زیر رادار فعالیت کند و بر اساس نظرات کارشناسان، تخمین این که چینی‌ها واقعاً چقدر فاصله دارند (پیشرفت کرده اند) دشوار می‌باشد.

 

 آنتونیا حمیدی، تحلیلگر ارشد موسسه مطالعات چین مرکاتور در برلین، تخمین می زند که چین در تولید تراشه حدود 6 تا 7 سال از غرب و تایوان، کره جنوبی و ژاپن عقب تر است. اما وقتی صحبت از ضروری ترین فرآیند در تولید تراشه، لیتوگرافی می‌شود، این شکاف بیشتر هم می‌شود. بهترین دستگاه لیتوگرافی توسعه یافته و تولید شده در چین یک دستگاه duv (duv مخفف اشعه ماوراء بنفش عمیق) از تجهیزات میکرو الکترونیک شانگهای چین (SMEE) می‌باشد. با استفاده از اشعه ماوراء بنفش می‌تواند خطوط ۹۰ نانومتری را روی یک تراشه ایجاد کند. این تعداد نانومتر مهم هستند زیرا هرچه تعداد آنها کمتر باشد، اطلاعات بیشتری را می‌توان روی یک تراشه ذخیره کرد. فناوری Duv هنوز قابل استفاده است، اما دیگر جزو پیشرفته ترین فناوری لیتوگرافی نیست. کاری که ماشین تراشه SMEE می‌تواند انجام دهد، ماشین‌های ASML قبلاً بیست سال پیش می‌توانستند انجام دهند. آخرین نسل‌های ماشین‌های ASML از فناوری پیشرفته‌تر EUV (اشعه ماوراء بنفش شدید) استفاده می‌کنند که با آن می‌توان خطوط تنها چند نانومتری را روی یک تراشه ایجاد کرد. کریستف فوکه، مدیرعامل ASML در اوایل سال جاری در یک پخش اینترنتی اعلام کرد که با مسدود کردن فناوری EUV برای چین، این کشور از نظر فناوری حداقل ده سال عقب افتاده است. آنتونیا حمیدی معتقد است که از نظر چاپ سنگی پانزده تا بیست سال تاخیر دارد. از سال 2018 هر ساله شایعاتی در مورد معرفی دستگاهی در چین وجود دارد که می‌تواند 28 نانومتر را انجام دهد اما تا به حال هرگز به واقعیت تبدیل نشده است.

با وجود این محدودیت ها، چین همچنان قادر به ساخت تراشه‌هایی با قطعاتی به اندازه 7 نانومتر است. هنگامی‌که شرکت مخابراتی چینی هوآوی گوشی هوشمند میت 60 را در آگوست 2023 عرضه کرد، جهان از پیشرفت تراشه داخل آن گوشی شگفت زده شد. حمیدی می‌گوید: «بسیاری از مردم فکر می‌کنند که کنترل‌های صادراتی در سال‌های 2022 و 2023 بی‌اثر بوده است. اما اگر به جزئیات فنی آن تراشه نگاه کنید، می‌بینید که آن‌ها مجبور بودند برای اینکه این تراشه کار کند، سازش‌های زیادی انجام دهند». چینی‌ها به میت 60 هواوی نگاه می‌کنند. این تلفن برای سیاست گذاران معمایی ایجاد می‌کند. این شرکت چگونه تراشه‌های ساخت چنین گوشی خوبی را بدست می آورد؟

به عنوان مثال، Huawei و SMIC چندین مرحله پرهزینه را در فرآیند ساخت و تولید لیتوگرافی چندین بار تکرار کرده اند. با جدیدترین ماشین‌های EUV ASML دیگر این کار ضروری نیست اما از آنجایی که شرکت سازنده مجاز به صادرات این ماشین‌ها به چین نیست لذا شرکت های هواوی و SMIC از ماشین‌های قدیمی‌تر ASML استفاده کامل کرده اند که هنوز محدودیت‌هایی برای آن‌ها وجود نداشت. تریولو می‌گوید: «آنها واقعاً مرزهای کاری را که آن ماشین‌ها می‌توانند انجام دهند، پشت سر گذاشتند. دیگر شرکت های تولید تراشه هرگز این کار را انجام نداده اند زیرا بسیار گران هستند اما چینی‌ها چاره ای ندارندو سپس می‌بینید که واقعاً ماشین‌های ASML چقدر خوب هستند."

نقش محوری برای هواوی: شرکت های چینی نیز به این موضوع پی برده اند. تریلو می‌گوید: «می‌توانید این وضعیت را برای چند سال حفظ کنید اما بعد از مدتی این فرایند سخت تر می‌شود به همین دلیل این شرکت ها به دنبال روش های دیگری هستند. به عنوان مثال، هواوی طراحی تراشه را تغییر داده است. آنها فقط هسته تراشه را بازطراحی نمی‌کنند بلکه همه چیز در اطراف آن را نیز طراحی می‌کنند. به گفته تریلو، هواوی در این راه سعی می‌کند تعدادی از محدودیت هایی را که این شرکت با آن مواجه است دور بزند زیرا از پیشرفته ترین فناوری استفاده نمی‌کند. با این حال لیتوگرافی گامی ضروری در فرآیند تولید تراشه است.

سوال بزرگ این است که آیا چین در نهایت می‌تواند تراشه‌های بسیار پیشرفته را بدون ماشین‌های ASML تولید کند؟ برای رسیدن به این هدف، این کشور باید یک جهش تکنولوژیکی بزرگ در فناوری لیتوگرافی داشته باشد. کارشناسان معتقدند هواوی نقش اصلی را در این امر ایفا می‌کند. این شرکت زمانی پیشرو در فناوری بود به ویژه در فناوری ارتباطات سیار مانند 4G و 5G اما زمانی که ایالات متحده در سال 2019 هواوی را در لیست سیاه قرار داد، به یکباره سال ها عقب افتاد. از آن زمان به بعد شرکت های غربی دیگر اجازه نداشتند با هواوی تجارت کنند یا فناوری را به این شرکت عرضه کنند. این تحول منجر به سقوط در فروش و سود هواووی شد اما همچنین به انگیزه قوی برای توسعه فناوری جدید خود منجر شد.

1998-2016 در دوران بیل کلینتون (1992-2000)، جرج دبلیو بوش (2000-2008) و باراک اوباما (2008-2016)، جنگ تجاری با چین هنوز به شدت شعله ور نشده بود و  ایالات متحده صرفاً شرکت های هوافضای چینی و موسسات تحقیقاتی را هدف قرار داده بود. به‌طور پراکنده، شرکت‌های تراشه‌های چینی به صورت مجزا نیز ممنوع الفعالیت شده بودند. در مارس 2018، دولت ترامپ گزارشی منتشر کرد که در آن چین را به اقدامات تجاری ناعادلانه در مورد انتقال فناوری، مالکیت معنوی و نوآوری متهم کرد. در سال 2019 هواوی به این لیست اضافه شد و این امر باعث شد شرکت های غربی نتوانند به سادگی فناوری را به این شرکت بفروشند. خط تندروی علیه چین که در دوران ترامپ با قرار گرفتن هواوی در لیست سیاه تشدید شد، در دوران بایدن نیز ادامه یافت و شرکت‌های فناوری چینی بیشتر و بیشتر در لیست سیاه قرار گرفتند تا از دسترسی آنها به فناوری ایالات متحده و شرکای آن که برای ساختن بخش تراشه‌های باکیفیت لازم است جلوگیری شود.

آنتونیا حمیدی اعتقاد دارد که هواوی به‌طور فزاینده‌ای نقش رسانای اکوسیستم تراشه‌ها را بازی می‌کند. این شرکت در تحقیقات سیستم‌های نوری سرمایه‌گذاری می‌کند اما مهندسان را به شرکت‌های دیگر نیز اعزام می‌کند. علاوه بر این، هواوی با شرکت‌های تولید تراشه همکاری می‌کند و از مؤسسات تحقیقاتی بزرگ چینی فعال در فناوری تراشه - به‌ویژه لیتوگرافی، پشتیبانی مدیریتی می‌کند. این دانش به سایر شرکت‌های تولید تراشه در چین نیز می‌رسد. سال گذشته، دولت به هوآوی، تولیدکنندگان تراشه YMTC و SMIC و تولیدکنندگان ماشین‌های تراشه Naura و SMEE اولویت دسترسی به تحقیقات فناوری تراشه‌ها که در موسسات دولتی انجام می‌شد را نیز داده است. سایر شرکت‌های چینی نیز هم اکنون بخش‌های دیگری از زنجیره را در دست گرفته‌اند. برای مثال، شرکت‌های خودروسازی BYD و Nio تراشه‌های خود را برای خودروهای الکتریکی خود طراحی می‌کنند و شرکت‌های اینترنتی Tencent و Alibaba بر روی توسعه معماری تراشه‌ها جهت کاهش وابستگی به ARM بریتانیا و اینتل آمریکایی تمرکز کرده‌اند.

تیم های ملی در چین: آکادمی علوم چین، به عنوان مهم ترین سازمان تحقیقاتی در چین، یکی از بنیانگذاران موسسه تحقیقاتی تراشه منبع باز پکن می‌باشد و پیشرفت های در حوزه تراشه را هدایت می‌کند. نه تنها علی بابا و تنسنت، بلکه بایدو و زد تی ای نیز در این قضیه  شرکت می‌کنند. آنتونیا حمیدی تاکید می‌کند که اگر هواوی و سایر شرکت‌های بزرگ فناوری را با هم اضافه کنیم، چین اکنون تقریباً برای هر مرحله در زنجیره تأمین نیمه‌رساناها، از طراحی تراشه گرفته تا تولید و بسته‌بندی، تیم‌های (مراجع) ملی دارد. در عین حال چین همچنان به واردات هر چه بیشتر ماشین‌های تراشه از غرب -که هنوز تحت تحریم نیستند- ادامه می‌دهد. در شش ماه گذشته، رکورد 25 میلیارد دلاری برای ماشین‌های تراشه (عمدتا در بخش ماشین‌های لیتوگرافی) را هزینه کرده است. در دو و سه ماه گذشته حدود نیمی از گردش مالی ASML از چین است.

گلوگاه EUV؛ علیرغم پیشرفت های فوق، عدم دسترسی چین به EUV همچنان یک محدودیت عمده است. ASML تنها شرکتی در جهان است که ماشین‌هایی با این فناوری را می‌سازد. آخرین تراشه انویدیا می‌تواند حدود 200 میلیارد ترانزیستور را در خود جای دهد. ترانزیستورهای بیشتر به معنای اتصال سریعتر و عملکرد بهتر تراشه است. آنتونیا حمیدی تصریح می‌کند که موثرترین کاری که ایالات متحده انجام داده، ممنوعیت صادرات فناوری EUV به چین بوده است. به همین دلیل چین همیشه عقب مانده است. چینی‌ها می‌توانند این شکاف را با توسعه یک ماشین EUV خود پر کنند اما از آنجایی که ASML تقریباً سی سال را صرف تسلط بر فناوری همراه با تعداد زیادی از شرکت‌های فناوری بسیار تخصصی کرده لذا  انتظار نمی‌رود که پیشرفت سریعی از چین داشته باشد. به نظر نمی رسد تولید کننده پیشرو دستگاه لیتوگرافی، SMEE، بر EUV تمرکز کند. آنتون کارپانن، تحلیلگر پژوهشی در Datenna در این خصوص اظهار می داد که  «داده‌های ما در مورد فعالیت‌های تحقیقاتی SMEE، ثبت اختراعات زیادی را در دوره 2017-2023 در زمینه لیتوگرافی نشان می‌دهد، اما در حوزه EUV شاهد چنین پیشرفت هایی در چین نبوده ایم.

مشارکت کنندگان در این تحقیق:

پائول تریلو Paul Triolo: محقق شرکت مشاوره استراتژیک ایالات متحده آلبرایت استونبریج گروپ. او بیش از 25 سال را در پست ها مختلف دولت آمریکا گذرانده و ظهور چین را به عنوان یک نیروگاه فناوری تحلیل کرده و به سیاست‌گذاران در مورد مسائل مرتبط با فناوری مشاوره داده است.

آنتونیا حمیدی Antonia Hmaidi: تحلیلگر ارشد موسسه مطالعات چین مرکاتور (MERICS) در حوزه ژئوپلیتیک فناوری، وی مدیر پروژه در موسسه Bertelsmann Stiftung، در شرکت آلمانی برای همکاری‌های بین المللی (GIZ) و در موسسه آلمان برای امور بین الملل و امنیت (SWP) کار کرده است.

یاپ فن اتن Jaap van Etten: بنیانگذار و مدیر شرکت نرم افزاری آیندهوون Datenna که پایگاه داده ای از بیش از 30 میلیون شرکت، دانشگاه و موسسات تحقیقاتی دانشگاهی چینی را ساخته است. ون اتن بیش از ده سال در چین کار کرد و در آنجا به عنوان وابسته علم و فناوری در سفارت هلند در پکن و کنسولگری در شانگهای مشغول به کار بوده است. وی در دانشگاه فناوری آیندهوون در زمینه سیاست فناوری تحصیل کرده است.

منبع:  نشریه هلندی فاینانشال داخبلاد

https://specials.fd.nl/het-moeizame-chinese-chipoffensief