اصلاحات چین در رابطه با برنامه خوداتکایی در زمینه صنعت نیمه هادی‌ها

تنها سه سازنده تراشه در جهان – TSMC، سامسونگ و اینتل – در رقابت زیر 10 نانومتر باقی مانده‌اند، به این معنی که برای شرکت‌های چینی منطقی است که منابع خود را بر روی فناوری‌های بالغ متمرکز کنند، جایی که بازار آماده و تقاضای قوی وجود دارد.

به گفته تحلیلگران و فعالان صنعتی، چین مجبور شده است مسیر خود را برای خوداتکایی در زمینه صنعت نیمه هادی‌ها اصلاح کند و در عوض بر تقویت تولید فناوری‌های بالغ تمرکز کند و در عین حال هدف خود را “رقابت با پیشرفته‌ترین سازندگان تراشه در جهان” قرار دهد.

این تغییر، یک داستان هشداردهنده در مورد تلاش پکن برای کاهش اتکای خود به فناوری‌های آمریکایی است. علیرغم اراده سیاسی قوی رئیس جمهور شی جین پینگ، حمایت مالی سخاوتمندانه دولت، و اشتیاق بازیگران داخلی، چین با این واقعیت سخت مواجه است که شانس خودکفایی در تراشه‌های پیشرفته بسیار کم است.

از یک سو، چین می‌تواند کمبود عرضه را با افزایش تولید تراشه‌های کمتر مورد استفاده در خودروها و لوازم خانگی کاهش دهد، اما از سوی دیگر، باید برای تولید تراشه‌های پیشرفته در سال‌های آینده، اگر نه در دهه‌های آینده، به کارخانه‌های ویفری مانند شرکت تولید نیمه‌هادی تایوان (TSMC) و سامسونگ الکترونیک تکیه کند، حتی اگر شرکت‌های طراحی آی‌سی خود چین بتوانند این تراشه‌های سطح بالا را طراحی کنند.

شرکت بین‌المللی تولید نیمه هادی (SMIC) مستقر در شانگهای، پیشرفته‌ترین کارخانه این کشور، می‌تواند تراشه‌های گره ۱۴ نانومتری تولید کند و در حال ساخت کارخانه‌های جدیدی در پکن و شنجن برای تراشه‌های فناوری گره ۲۸ نانومتری است. در حالی که تقاضا برای این گره‌های فناوری بالغ‌تر قوی است، SMIC چندین نسل از بازیگران پیشرفته عقب‌تر است.

تنها سه سازنده تراشه در جهان – TSMC، سامسونگ و اینتل – در رقابت زیر ۱۰ نانومتر باقی مانده‌اند، به این معنی که برای شرکت‌های چینی منطقی است که منابع خود را بر روی فناوری‌های بالغ متمرکز کنند، جایی که بازار آماده و تقاضای قوی وجود دارد. SMIC گفته است که بیشتر هزینه‌های سرمایه‌ای ۲۰۲۱ آن به افزایش ظرفیت در گره‌های بالغ اختصاص خواهد یافت.

دلیل اصلی این امر، عدم دسترسی چین به ماشین‌های لیتوگرافی فرابنفش شدید (EUV) است، فناوری در انحصار شرکت هلندی ASML، که برای تولید تراشه‌هایی در ۷ نانومتر و کمتر مورد نیاز است.

سازندگان تراشه‌های داخلی چین و همچنین کارخانه‌هایی که توسط شرکت‌های خارجی مانند SK Hynix اداره می‌شوند، به دلیل تحریم‌های آمریکا که به دلیل نگرانی در مورد استفاده ارتش چین از این فناوری اعمال می‌شود، قادر به تامین تجهیزات پیچیده نیستند.

تنها سازنده لیتوگرافی چینی، تجهیزات میکرو الکترونیک شانگهای (SMEE) با پشتیبانی دولتی است که تجهیزات آن تنها قادر به ساخت تراشه در گره ۹۰ نانومتری است. بازار ماشین‌های لیتوگرافی، که الگوهای مدار بسیار پیچیده را بر روی ویفرهای سیلیکونی چاپ می‌کنند، ۹۹ درصد توسط ASML و شرکت‌های ژاپنی نیکون و کانن کنترل می‌شود – و این شرکت هلندی تنها فروشنده ماشین‌های تولیدکننده گره ۷ نانومتری است.

تحلیلگران می‌گویند که چین نباید به خاطر تلاش‌های ناموفقش برای تولید چنین ابزارها و قطعات پیچیده به تنهایی سرزنش شود، زیرا کشورهای کمی می‌توانند در این زمینه فعالیت کنند.

به عنوان مثال، ASML برای قطعات مورد استفاده در سیستم‌های لیتوگرافی خود به تامین کنندگان متعددی متکی است.

به گفته شیانگ ونشنگ، مدیر کل Jiangsu Aisen Semiconductor Material، در سال‌های اخیر، تامین‌کنندگان چینی در توسعه مقاوم‌های نوری پیشرفته، موادی که در فرآیند لیتوگرافی استفاده می‌شوند، پیشرفت کرده‌اند.

طبق یادداشت تحقیقاتی Dongbei Electronics در حالی که فروش ماشین‌های EUV به چین تحت فشار ایالات متحده محدود شده است، اسکنرهای نسل قبلی اشعه ماوراء بنفش عمیق (DUV) چنین نیستند، این بدان معناست که کارخانه‌های چینی برای یافتن جایگزین‌ها در میان افزایش ظرفیت خود تحت فشار نیستند.

در واقع، ASML در نوامبر گفت که تقاضا برای DUV و اسکنرهای نسل قبلی در چین همچنان قوی است و بر اساس گزارش رویترز، حدود ۲ میلیارد یورو (۲٫۳ میلیارد دلار آمریکا) در سال ۲۰۲۱ فروش داشته است.

به گفته هه ویلینگ، رئیس CIP United مستقر در شانگهای، ارائه‌دهنده IP، علاوه بر تجهیزات تولید، چین همچنین به مالکیت معنوی (IP) و ابزارهای طراحی تراشه معروف به نرم‌افزار اتوماسیون طراحی الکترونیکی متکی است، حوزه دیگری که ایالات متحده بر آن تسلط دارد.

به عنوان مثال، شرکت بریتانیایی Arm مجوز IP تراشه خود را به بیش از ۲۵۰ شرکت چینی، از جمله شرکت فناوری هواوی و T-Head، واحد طراحی تراشه هلدینگ گروه علی‌بابا، داده است. بیش از ۲۰ میلیارد تراشه مبتنی بر معماری Arm توسط دارندگان مجوز چینی ارسال شده است.

حتی بدون هیچ امید فوری به تسلط بر تراشه‌های پیشرفته، تولید صنعت نیمه هادی چین در چند سال گذشته به لطف بودجه دولت، بازار داخلی سالم و اشتهای شرکت‌های فناوری بزرگ مانند هوآوی به سرعت رشد کرده است.

طبق گزارش انجمن صنایع نیمه هادی چین، از سال ۲۰۱۵ تا ۲۰۲۰، صنعت مدارهای مجتمع (IC) چین – از جمله طراحی، ساخت، بسته بندی و آزمایش – با نرخ سالانه ۲۰ درصد رشد کرد و به ۱۲۸ میلیارد دلار رسید.

سرعت دیوانه‌وار گسترش کارخانه‌های تولیدی در چین و سراسر جهان به برخی نگرانی‌ها منجر شده است که به دلیل ماهیت چرخه‌ای بازار نیمه‌هادی‌ها، صنعت ممکن است در دو تا سه سال آینده به سمت وضعیت مازاد ظرفیت حرکت کند.