روسیه چه زمانی قادر به تولید تراشه‌های خود خواهد بود؟

تراشه‌های مورد نیاز برای جنگ روسیه و اوکراین کمبودی ندارند، اما تراشه‌های مورد نیاز برای صنایع غیرنظامی چطور؟

تولید تراشه - یک رقابت جهانی فناوری.

برای صنایع مدرن، تراشه‌ها نقش حیاتی دارند. این امر به ویژه در طول همه‌گیری اخیر کووید-۱۹ مشهود بود. به دلیل کمبود قطعات الکترونیکی، تولید جهانی خودرو در سال ۲۰۲۱ به میزان یک چهارم کاهش یافت، زیرا تولیدکنندگان تراشه پیش از این بر لوازم خانگی، رایانه‌ها، تلفن‌ها و وسایل نقلیه الکتریکی تمرکز داشتند.

برای صنایع روسیه، کمبود تراشه به ویژه در سال ۲۰۲۲ شدید بود، زمانی که تولیدکنندگان تراشه خارجی به طور متوالی از عرضه خودداری کردند. تولید خودرو در روسیه به دلیل کمبود واحدهای کنترل ABS (سیستم ترمز ضد قفل) و کیسه‌های هوا برای چند ماه متوقف شد. با راه‌اندازی تولید داخلی ABS در شهر کالوگا ایتلما تحت لیسانس چین، اوضاع تا حدودی بهبود یافت. اما دشوارترین بخش محصول، مغز الکترونیکی واحد کنترل، به راحتی از چین قابل تهیه است. ایجاد سیستم ABS خود به بیش از یک سال و بیش از یک میلیارد دلار سرمایه‌گذاری نیاز دارد. روسیه اکنون مجبور است چنین هزینه‌ای را برای دهه‌ها بی‌توجهی بپردازد. صنعت خودرو تنها یک نمونه از زنجیره‌های تولید بی‌شماری است که روسیه مجبور است به تراشه‌ها و قطعات وارداتی تکیه کند.

خوداتکایی در صنعت میکروالکترونیک به عوامل زیادی، چه داخلی و چه خارجی، بستگی دارد. محدودیت‌های واردات نیمه‌رساناهای پیشرفته نه تنها روسیه، بلکه چین را نیز هدف قرار داده است. شرکت هلندی ASM Lithography که پیشرفته‌ترین دستگاه‌های لیتوگرافی (ماشین‌های تولید تراشه) جهان را تولید می‌کند، توسط ایالات متحده از فروش محصولات خود به چین منع شده است. از آگوست 2022، ایالات متحده قانون CHIPS (ایجاد مشوق‌های مفید برای تولید نیمه‌رساناها) یا قانون مشوق‌های تولید نیمه‌رسانا را دارد. هدف اصلی، انتقال بخشی از تولید میکروچیپ‌ها به ایالات متحده است. در حال حاضر، ایالات متحده 70 تا 75 درصد از نیمه‌رساناهای خود را در تایوان (چین) تولید می‌کند. قانون CHIPS قصد دارد 52 میلیارد دلار برای توسعه تولید در ایالات متحده و بیش از 24 میلیارد دلار برای مشوق‌های مالیاتی مرتبط سرمایه‌گذاری کند.

علاوه بر این، ایالات متحده در حال بررسی ممنوعیت عرضه پردازنده‌های گرافیکی پیشرفته از انویدیا به روسیه و چین است که در ساخت ابررایانه‌ها استفاده می‌شوند. طبق محاسبات ایالات متحده، این امر توسعه فناوری هوش مصنوعی را در این دو رقیب کند می‌کند. در مارس 2023، قانون CHIPS محدودیت‌های بیشتری را برای چین تشدید کرد. ممنوعیتی برای سرمایه‌گذاری در تولید تراشه‌هایی با توپولوژی کوچکتر از 28 نانومتر در چین صادر شد. در پاسخ و برای محافظت از امنیت و منافع ملی، پکن از اول آگوست امسال کنترل‌های صادراتی را بر گالیوم و ژرمانیوم که به طور گسترده در تولید میکروالکترونیک استفاده می‌شوند، اعمال کرد. چین در حال حاضر حدود 80٪ از گالیوم و 60٪ از ژرمانیوم جهان را تولید می‌کند.

درس‌هایی از کشورهایی که برای خودکفایی در تولید تراشه تلاش می‌کنند

در سال ۲۰۱۵، دولت چین طرح «ساخت چین ۲۰۲۵» را اعلام کرد که هدف آن تأمین بیش از ۷۰ درصد از نیازهای نیمه‌هادی داخلی این کشور تا سال ۲۰۲۵ بود. با این حال، تا سال ۲۰۲۲، این رقم به تنها ۱۶ درصد کاهش یافت. این پروژه با وجود اینکه چین در موقعیت بسیار بهتری نسبت به روسیه قرار دارد، شکست خورده است.

حتی برای هند، کشوری با سطح فناوری اطلاعات نسبتاً بالا، توسعه فناوری تراشه خود چالش برانگیز است. هند برای سازماندهی تولید تراشه داخلی، از فاکسکان تایوان (چین) دعوت کرد. در ابتدا، آنها استاندارد تولید تراشه ۲۸ نانومتری را هدف قرار دادند و بعداً آن را به ۴۰ نانومتر کاهش دادند، اما در نهایت، تایوان (چین) از این پروژه کناره‌گیری کرد. دلایل زیادی را می‌توان ذکر کرد، اما دلیل اصلی عدم توانایی در یافتن یک تیم فنی بسیار ماهر در هند برای تولید بود.

روسیه قصد ندارد از جنگ جهانی تراشه‌ها دور بماند، هرچند که خیلی دیر شده است. در حال حاضر، روسیه می‌تواند تراشه‌هایی با توپولوژی حداقل ۶۵ نانومتر یا بالاتر تولید کند، در حالی که TSMC تایوان (چین) به فناوری ۵ نانومتر دست یافته است.

یکی از سوالاتی که در درگیری فعلی روسیه و اوکراین مطرح می‌شود این است که چرا روسیه می‌تواند موشک‌ها و سایر سلاح‌ها را به ظاهر بی‌پایان پرتاب کند. پاسخ این است که تراشه‌های موشک‌ها و سایر تجهیزات نظامی را می‌توان با توپولوژی ۱۰۰ تا ۱۵۰ نانومتر تولید کرد، نوعی که روسیه می‌تواند به طور فعال آن را تولید کند. روسیه تراشه‌های ۶۵ نانومتری را منحصراً بر روی تجهیزات وارداتی تحت لیسانس، مانند تراشه‌های دست دوم نیکون و ASM Lithography، تولید می‌کند.

در مورد پروژه‌های تولید تراشه‌های مصرفی، روسیه گام‌های اولیه‌ای برداشته است. یک کارخانه تولید تراشه‌های توپولوژی ۲۸ نانومتری در زلنوگراد در دست ساخت است و شرکت میکرون وام ۷ میلیارد روبلی (تقریباً ۱۰۰ میلیون دلار) برای گسترش تولید دریافت کرده است. علاوه بر این، مرکز فناوری نانو زلنوگراد در حال توسعه قراردادی به ارزش ۵.۷ میلیارد روبل (۷۰ میلیون دلار) برای یک دستگاه لیتوگرافی ۱۳۰ نانومتری است. نزدیک به یک میلیارد روبل برای ساخت یک دستگاه توپولوژی ۳۵۰ نانومتری به این مرکز اختصاص داده شده است. این فناوری به وضوح قدیمی است، اما کاملاً تولید داخلی است. پنج میلیارد روبل برای ساخت شبکه‌ای از سایت‌های آزمایشی برای تولید تراشه‌های توسعه‌یافته، مانند موسسه فناوری الکترونیک مسکو، در سن پترزبورگ و سایر شهرهای روسیه، اختصاص داده شده است.

اما پول همه چیز نیست. مشکلات برنامه خودکفایی تراشه محدود به پیچیدگی محصول نیست؛ مسائل دیگری نیز وجود دارد. اولین مورد، کمبود مهندس است. صدها میلیارد روبل را می‌توان به برنامه‌های اولویت‌دار اختصاص داد، اما یافتن متخصصان بسیار ماهر غیرممکن است. ایجاد نیمه‌هادی‌های در سطح جهانی نیازمند تلاش صدها، اگر نگوییم هزاران، مهندس و دانشمند است. و نه از یک مؤسسه یا شرکت طراحی واحد، بلکه از کل شرکت‌ها. طبق گزارش روزنامه کومرسانت، در ژوئیه 2023، 42 درصد از تأسیسات صنعتی روسیه با کمبود نیروی کار مواجه بودند. کرونشتات، تولیدکننده مشهور پهپاد، نتوانست همزمان در نه تخصص، از جمله پرسنل کلیدی مانند مهندسان عملیاتی و آزمایش، مهندسان فرآیند، مونتاژکنندگان هواپیما و نصاب‌های تجهیزات الکتریکی هواپیما، کارگر پیدا کند. این مشکل اکنون می‌تواند بدتر هم شود. بنابراین سوال این است که از کجا برای کارخانه‌های تولید ریزتراشه آینده کارگر پیدا خواهیم کرد؟

چالش بعدی، انتقال نتایج آزمایشگاهی به تولید انبوه است. به عنوان مثال، موسسه فیزیک ریزساختار آکادمی علوم روسیه مدت‌هاست که در تحقیق در مورد دستگاه‌های لیتوگرافی EUV کاملاً موفق بوده است. این‌ها دستگاه‌های مدرنی هستند که بر اساس اشعه ایکس کار می‌کنند و قادر به تولید تراشه‌هایی با ساختار 10 نانومتر یا کمتر هستند. در سال 2019، نیکولای سالاشچنکو، کارشناس ارشد این موسسه، عضو افتخاری آکادمی، اظهار داشت که روسیه در حال تحقیق در مورد توسعه یک دستگاه لیتوگرافی است که ده برابر ارزان‌تر از تجهیزات خارجی موجود باشد و امیدوار است که این دستگاه ظرف پنج تا شش سال تکمیل شود. این دستگاه، دستگاهی بسیار مورد انتظار برای ایجاد تراشه‌های فوق کوچک و قادر به تولید در مقیاس کوچک خواهد بود.

این بلندپروازانه است، اما در واقعیت، پس از تقریباً پنج سال، هنوز هیچ خبری از پیشرفت در فناوری چاپ لیتوگرافی نیست. حتی اگر دانشمندان نمونه اولیه‌ای بسازند، هنوز هم باید یک فرآیند تولید را توسعه دهند و سپس یک کارخانه بسازند. در تئوری، روسیه می‌تواند یک چاپگر لیتوگرافی نمونه اولیه بی‌نقص، بهتر از هر محصولی از نیکون و ASM Lithography، بسازد، اما در تولید در مقیاس بزرگ شکست خورد. این امر در دوران شوروی غیرمعمول نبود و امروز نیز یک مشکل است.

منبع