صنعت نیمه‌رسانا در میانه رقابت چین و آمریکا

نیمه‌رسانا، نیمه‌هادی یا مایکروچیپ که در زبان انگلیسی «Semiconductor» هم نامیده می‌شود به مثابه پایه و اساس سازه‌های فناورانه دنیای امروز است.
شهریور ۱۴۰۱
مشاهده ۴۵۵
مهدی سلامی
کارشناس مرکز مطالعات سیاسی و بین‌المللی

نیمه‌رسانا، نیمه‌هادی یا مایکروچیپ که در زبان انگلیسی «Semiconductor» هم نامیده می‌شود به مثابه پایه و اساس سازه‌های فناورانه دنیای امروز است. از تلفن‌های هوشمند، رایانه‌های شخصی تا اینترنت، وسایل نقلیه الکترونیکی، هواپیماها، و سلاح‌های مافوق صوت، نیمه‌رساناها در دستگاه‌های الکتریکی و حتی دیجیتالی کردن کالاها و خدمات مانند تجارت الکترونیکی حضور دارند. هنوز هم تقاضا به شدت در حال افزایش بوده و این صنعت با چالش‌ها و فرصت‌های متعددی از جمله فناوری‌های نو ظهور مانند هوش مصنوعی (AI)، محاسبات کوانتومی، اینترنت اشیا (IoT) و ارتباطات بی‌سیم پیشرفته، به‌ ویژه اینترنت نسل پنج، مواجه است که همگی به دستگاه‌هایی مجهز به نیمه‌رساناهای پیشرفته نیاز دارند. اما همه‌گیری کووید-19 و مناقشات تجاری بین‌المللی، زنجیره‌های عرضه و ارزش این صنعت را تحت فشار گذاشته و نبرد بین ایالات متحده و چین بر سر برتری فناوری، زنجیره تامین را بیشتر در معرض خطر قرار داده و به چندپارگی فناوری و اختلال قابل توجه در تجارت بین‌المللی می‌انجامد. البته به منظور شناخت عمیق‌تر و فهم بهتر درباره نیمه‌رسانا‌ها خوب است به زنجیره ساخت آن‌ هم توجه شود. درست است که کشوری مثل تایوان با در اختیار داشتن بخش اعظم زنجیره ساخت مشهور شده اما این تمام ماجرا نسیت.

اولین بخش این زنجیره به تامین منابع ماده خام مورد نیاز برای ساخت این چیپ ها بر می‌گردد و هر ماده بسته به عملکرد نیمه‌رسانا دارای مزایایی است که بر اساس نسبتِ هزینه به عملکرد، عملیات با سرعت بالا، تحمل دمای بالا یا پاسخ مطلوب به سیگنال، متفاوت است. در ساخت آن‌ها اغلب از ماده شیمایی به نام سیلیکون (Si) استفاده می‌شود و امروزه شرکت‌ها به علت محدودیت‌های این ماده در تولید تراشه‌های پیشرفته‌تر و مصرف بالای آن، به جاگزینی آن با گالیوم نیترید (GaN) که دارای بهره‌وری بیشتر، مصرف کمتر و رسانایی بهتری است روی آورده اند. چین بزرگترین کشور تولید کننده و ذخیره این منابع اولیه بوده و برزیل، روسیه، ایالات متحده و نروژ نیز سهم کمتری در این بخش دارند.

مرحله دوم، بخش تحقیق و توسعه (R&D) نیمه‌رساناهاست که حدود 23 درصد کل بودجه تحقیق و توسعه میان تمام کشورها را در بر می‌گیرد. کشورهای آمریکا، اتحادیه اروپا، تایوان، ژاپن، چین و کره جنوبی به ترتیب بیشترین هزینه‌ها را در این بخش می‌پردازند.

در سومین مرحله، شرکت‌هایی (Fabless) وجود دارند که با استفاده از دانش تحقیق و توسعه و استفاده از نرم‌افزارهای بسیار پیچیده که آن هم اغلب در اختیار معدود کشورهای اروپایی، آمریکا و ژاپن است، به طراحی این مایکروچیپ‌ها (و نه تولید آن) می‌پردازند. از مهم‌ترین این شرکت‌ها به ترتیب درآمد می‌توان به کوالکام، برودکام و انویدیا در ایالات متحده و سپس به مدیاتک تایوان اشاره کرد.

در بخش چهارم، کارخانه‌هایی (Foundries) وجود دارند که طبق طراحیِ انجام شده در مرحله پیشین، با بهره‌گیری از ماشین‌های بسیار پیشرفته به ساخت نیمه‌رساناها که البته جزء بخش‌های پر هزینه این صنعت است می‌پردازند. به دلیل پیشرفت سریع فناوری، این قسمت باید به طور مرتب بهینه و به روز شود. اکثر شرکت‌های صاحب فناوریِ برش ویفرهای مورد نیاز برای پیکربندی مایکروچیپ‌ها در ژاپن، ایالات متحده و اروپا حضور دارند. سرآمدترین کارخانه‌های تولید در این بخش هم شامل شرکت‌های TSMC و UMC تایوان، سامسونگ کره جنوبی، SMIC چین و Tower Semiconductor رژیم صهیونیستی است.

البته دسترسی به تولیدکنندگان تجهیزات و ماشین‌های نیمه‌هادی پیشرفته (semiconductor equipment manufacturers) یک گلوگاه در زنجیره تامین به ویژه برای چین است. چین با وجود سهم زیاد در ساخت این چیپ‌ها، به علت محدودیت‌های اعمالی ایالات متحده، به آخرین فناوری‌های لازم جهت ساخت نیمه‌رسانای زیر 10 نانومتر دسترسی ندارد. به عنوان مثال، ASML که یک شرکت هلندی و تنها شرکتی است که ماشینِ «لیتوگرافی فرابنفش شدید» (Extreme ultraviolet lithography) با فناوری بالا برای ساخت چیپ‌های پیشرفته (5 نانومتری یا کوچکتر) تولید می‌کند از انتقال این تجهیزات به چین منع شده است. با این وجود، شرکت‌های چینی بیکار ننشسته و طبق آخرین خبرها به تازگی موفق شده‌اند تا با استفاده از ماشین‌های نسل گذشته و قدیمی‌ترِ «لیتوگرافی فرابنفش عمیق» (Deep ultraviolet lithography) که هنوز توسط آمریکا محدود نشده‌اند، به ساخت نوعی از چیپ‌های 7 نانومتری به منظور استفاده در دستگاه‌های استخراج رمزارز دست پیدا کرده و مایه شگفتی دنیای فناوری شوند. البته ناگفته نماند که چیپ‌های 7 نانومتری ساخته شده توسط ماشین‌های لیتوگرافی فرابنفش عمیق، نهایت توان این نوع دستگاه بوده و فرایند تولید با آن هزینه زیادی در پی داشته و امکان ساخت نیمه‌رساناهای کوچک‌تر به وسیله آن وجود ندارد. در حال حاضر ماشین‌های نسل جدید (200 میلیون دلاری) ساخت شرکت ASML فقط به شرکت‌های TSMC، سامسونگ و اینتل فروخته شده است.

در مرحله پنجم، شرکت‌هایی (Assembly, testing, and packaging) قرار دارند که نیمه‌رساناهای ساخته شده را مونتاژ، آزمایش، بسته بندی و آماده ارسال می‌کنند. این مرحله به مهارت های فنی کمتری نیاز دارد، بنابراین اغلب در مکانی انجام می‌شود که دستمزد نسبتاً پایین است. اکثر ارائه دهندگان پیشرو این صنعت در تایوان، ایالات متحده، چین و سنگاپور مستقر هستند، اما کارخانه‌های بسیاری در خارج از کشور از جمله فیلیپین، مالزی، ویتنام، کره، ژاپن، پرتغال، چین و غیره دارند. تایوان، آمریکا، چین، سنگاپور و ژاپن به ترتیب بیشترین سهم را از درآمد این صنعت در اختیار دارند. البته در این میان شرکت‌هایی وجود دارند که توانایی تجمیع تمام پروسه طراحی، ساخت، آزمایش و بسته بندی محصولات خود را به تنهایی دارند و از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به اینتل آمریکا و سامسونگ کره جنوبی اشاره کرد.

در آخرین مرحله، محصولات نهایی به توزیع کنندگان ارسال می‌شوند و یا مستقیماً به تولید کنندگان تجهیزات فروخته می‌شوند. خدماتِ ساختِ الکترونیک (Electronic Manufacturing Services)، آزمایش، تولید، توزیع، و خدمات بازگشت یا تعمیر قطعات الکترونیکی را برای سازندگان تجهیزات اصلی (OEMs) مثل لنوو، دِل، اچ‌پی و... ارائه می‌کنند.اکثر شرکت‌های این قسمت از زنجیره در چین، تایوان و سنگاپور فعالیت می‌کنند.

چین در صنعت نیمه‌رسانا تقریبا 84 درصد به تولید دیگر کشورها محتاج بوده (با احتساب تولیدات کارخانه‌های خارجی در خاک چین) و گفته می‌شود از نظر فناورانه حدود چهار سال (یا کمتر) عقب‌تر از آخرین نسل فناوریست. البته پکن در این زمینه هیچ‌گاه توقف نکرده و طبق اذعان آمریکایی‌ها با پیشنهاد‌ دستمزدهای چند برابری به مهندسان و متخصصان تایوانی توانسته در سال 2019 حدود 3000 نفر و در سال 2020 حدود 100 نفر از مهندسان شرکت TSMC را جذب خود کند. آنان در سال 2020 اولین مدرسه نیمه‌رساناها را در چین تاسیس کرده و این حاکی از استفاده هوشمندانه و منعطف مقامات این کشور در استفاده از منابع خود برای حل چالش‌های پیش‌روست. علاوه بر این در نظر دارند تا خودکفایی 16.7 درصدی خود در این صنعت را به 75 درصد تا سال 2030 برسانند (که بعید به نظر نمی‌رسد).

مقامات دولتی و رهبران تجاری دنیا در حال حاضر با قرار گرفتن تنش‌های فزاینده‌ی میان پکن و واشنگتن و نیز رابطه اقتصادی عمیق تایوان و چین، در کنار وابستگی زیاد زنجیره تامین نیمه‌رساناها به تایوان، از امکان بروز خلل در این زنجیره ابراز نگرانی کرده‌اند.به هر روی ایالات متحده و تایوان در تلاشند تا با تغییر مدل و همچنین متنوع‌سازی زنجیره و منابع تولید در این صنعت، از نگرانی‌های موجود بکاهند. از طرفی، برخلاف نظر کاخ سفید که به ایجاد محدودیت‌های بی‌شمار فناورانه بر سر راه پکن پرداخته، شرکت‌های آمریکایی، چین را منطقه‌ای مناسب برای تولید و درآمدزایی دانسته که می‌توانند با استفاده از سود حاصل از آن در سرمایه‌گذاری‌های آتی خود بهره‌مند شوند.

نکته اینجاست که تقریبا دو پنجم کل درآمد ایالات متحده در نیمه‌رساناها از بازار چین تامین شده و محدود کردن چین موجب محدود شدن درآمدزایی شرکت‌های آمریکایی و به طبع آن محدودیت توان سرمایه‌ گذاری ایالات متحده روی رقابت‌پذیر ماندن خود در آینده و احتمالا کاهش عقب ماندگی چین در فرایند تولید نیمه‌هادی‌ها خواهد بود. بنابراین به نظر می‌رسد محدودیت‌های اعمالی ایالات متحده علیه چین تا کنون دستاورد دلخواه را برای دولت این کشور نداشته و پکن از هر راه ممکن فاصله نسلیِ فناورانه خود را با شرکت‌های پیشرو در این زمینه کاهش داده است. همچنین ادعای برخی تحلیلگر‌ها مبنی بر احتمال درگیری نظامی چین با تایوان به منظور بازپسگیری این جزیره و دستیابی به بخش اعظم زنجیره تولید و برتری ژئواکونومیک، ضعیف ارزیابی شده و به دلیل وابستگی اقتصادی بالای دو کشور به یکدیگر، توجیه جنگ به بهانه نیاز به دست‌یابی به فناوری موجود در خاک تایوان صرفا می‌تواند بخش کوچکی از یک هدف بزرگ‌تر قلمداد شود.

مهدی سلامی، کارشناس مرکز مطالعات سیاسی و بین‌المللی

  (مسئولیت محتوای مطالب برعهده نویسندگان است و بیانگر دیدگاه‌های مرکز مطالعات سیاسی و بین‌المللی نیست) 

متن دیدگاه
نظرات کاربران
تاکنون نظری ثبت نشده است