في عام 2013، كانت الصين أكبر صانع للإلكترونيات، واستوردت البلاد الغالبية العظمى من الرقائق اللازمة لتصنيع الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر، حيث لم يكن لديها قدرات إنتاج الإلكترونيات الدقيقة خاصة بها. وبدافع من المخاوف المحيطة بالاعتماد على التكنولوجيا الأجنبية، أطلق مجلس الدولة الصيني ما أسماه مبادرة “صنع في الصين 2025”.
وكانت الخطة تطمح إلى تحويل الصين من مصنع عالمي إلى شيء أكثر ربحية، وتضمنت تحقيق الاكتفاء الذاتي بنسبة 70% في أشباه الموصلات بحلول عام 2025. وعلى مدى عقد من الزمان وإنفاق مئات المليارات في وقت لاحق، حققت الصين تقدما ملحوظا. ومع ذلك، لا يزال أمامها عقود من الزمن حتى تتمكن من مجاراة قدرات صناعة أشباه الموصلات العالمية.
تعمق أكثر مع TH Premium: صناعة الرقائق
في البداية، حاولت الصين شق طريقها بسرعة إلى صناعة الذاكرة العالمية من خلال الاستحواذ على شركة Micron مقابل حوالي 23 مليار دولار، وهو أمر منطقي للغاية لأن غالبية الرقائق التي استهلكتها الصناعة الصينية في ذلك الوقت كانت عبارة عن رقائق ذاكرة. بعد أن رفضت شركة ميكرون محاولة الاستحواذ التي قامت بها شركة Tsinghua Unigroup (إلى حد كبير، بسبب تدخل لجنة الاستثمار الأجنبي في الولايات المتحدة). أنشأت السلطات المحلية في فوجيان، الصين، شركة Fujian Jinhua Integrated Circuit Company (المعروفة أيضًا باسم Fujian أو JHICC)، وهي شركة تصنيع DRAM، والتي وقعت اتفاقية مع UMC لتطوير تقنية معالجة DRAM في مايو 2016، قبل أشهر فقط من بدء بناء مصنعها 300 ملم الذي تبلغ تكلفته 5.65 مليار دولار في يوليو 2016.
اتضح لاحقًا أنه بدلاً من تطوير تقنية DRAM الخاصة بها بشكل مستقل، قامت UMC بتوظيف مهندسين من الشركات التايوانية التابعة لشركة Micron وطلبت منهم الحصول على المواصفات الفنية بالإضافة إلى المعرفة التفصيلية بعمليات التصنيع الخاصة بشركة Micron والدراية ذات الصلة قبل ترك صاحب العمل. تلا ذلك معركة قانونية، وفي عام 2021، توصلت UMC إلى اتفاقية تسوية عالمية.
وبالتوازي مع محاولتها الاستحواذ على ميكرون أو الاستحواذ على الملكية الفكرية لإنتاج أشباه الموصلات باستخدام وسائل أخرى، أنشأت الحكومة الصينية صندوقها للاستثمار في صناعة الدوائر المتكاملة في الصين (المعروف أيضا باسم الصندوق الوطني للاستثمار في صناعة الدوائر المتكاملة، والصندوق الكبير) لتمويل صناعة أشباه الموصلات المحلية بشكل مباشر.
كان تركيز المرحلة الأولى من الصندوق الكبير (2014-2018) هو بناء القدرة على تصنيع أشباه الموصلات الأساسية وتقليل الاعتماد على المسابك الأجنبية وموردي الذاكرة؛ كان الهدف من المرحلة الثانية (2019 – 2024) هو إنشاء سلسلة توريد حقيقية لأشباه الموصلات يمكنها تطوير تقنيات المعالجة المتقدمة وبناء معدات متطورة لإنتاج أشباه الموصلات (SPE). الهدف من المرحلة الثالثة (2025 – 2040) هو جعل سلسلة التوريد المحلية مستقلة تمامًا، بما في ذلك بناء جميع أدوات التصنيع والتكنولوجيا الأساسية محليًا. وفي مكان ما على طول الخط، قامت الحكومة الصينية بتمديد مشروع صنع في الصين 2025 إلى عام 2030 ثم إلى عام 2040 عندما يتعلق الأمر بتطوير سلسلة توريد أشباه الموصلات.
لقد جمعت الحكومة الصينية وأنفقت عشرات المليارات من الدولارات على مشاريعها المدعومة من الصندوق الكبير نيويورك تايمز مدعية أنها أنفقت حوالي 150 مليار دولار على مساعيها المتعلقة بأشباه الموصلات. في حين أن المبلغ يبدو هائلا، تجدر الإشارة إلى أنه قد يكون أقل من الواقع بشكل كبير، حيث استثمرت الشركات المرتبطة بالحكومة والخاصة أيضًا عشرات المليارات من الدولارات في صناعة الرقائق المحلية.
على سبيل المثال، تشير مذكرة UBS الأخيرة للعملاء إلى أن المحللين من الشركة يتوقعون أن الكيانات الصينية – الخاصة والعامة والمتعددة الجنسيات – ستنفق حوالي 280 مليار دولار على معدات تصنيع الرقائق (WFE) وحدها من عام 2022 إلى 2028. وعند دمجها مع المشاريع الأخرى المتعلقة بالرقائق والتي تمتد من تطوير أدوات أتمتة التصميم الإلكتروني (EDA) وصولاً إلى تصميم الرقائق الفعلية وإنتاج مواد خام متطورة، فمن المحتمل أننا نتطلع إلى عشرات المليارات من الدولارات الإضافية.
وإذا جمعنا كل ما تم إنفاقه بالفعل على صناعة أشباه الموصلات في الصين – من قبل كيانات خاصة وعامة ومتعددة الجنسيات – منذ عام 2013 إلى عام 2014، فسوف ننظر إلى مبلغ يتجاوز بكثير 150 مليار دولار. ولكن ما الذي حققته الصين حتى الآن؟
اختراق تطوير الرقائق
يمكن القول إن الإنجازات الأكثر أهمية والأكثر إثارة للإعجاب التي حققتها صناعة أشباه الموصلات الصينية في السنوات الأخيرة هي عمليات تصميم الرقائق الراسخة في العديد من الشركات الصينية ذات القدرة التنافسية العالية، بما في ذلك علي بابا، وبايدو، وبايت دانس (وفقا للتقارير)، وهواوي، وتينسنت. بالإضافة إلى ذلك، ظهر العديد من مصممي الرقائق الخالصة بمنتجات تنافسية إلى حد ما، مثل Biren Technology وCambricon وEnflame وMetaX وMoore Threads، على سبيل المثال لا الحصر.
في عام 2026، لن تقوم شركة Huawei ببناء نظام تنافسي على الرقائق (SoCs) للهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر الشخصية بالإضافة إلى أجهزة مودم 5G فحسب، ولكنها تقدم أيضًا مسرعات ذكاء اصطناعي تنافسية يمكنها تحدي بعض وحدات معالجة الرسومات في مركز بيانات Nvidia. بالإضافة إلى ذلك، تقوم الشركة ببناء حلول الذكاء الاصطناعي على نطاق واسع والتي يمكنها تحدي NVL72 GB200 من Nvidia. ويمكن قول الشيء نفسه عن منتجات Biren، أو Cambricon، أو Moore Threads، التي تنتج معالجات الذكاء الاصطناعي التي يمكن اعتبارها، على الورق، قادرة على المنافسة بدرجة كافية عند مقارنتها بوحدات معالجة الرسوميات من Nvidia.
ولم تكن الاختراقات التي حققتها الصين في إنشاء نظام بيئي لتصميم الرقائق ذات مصداقية نتيجة لقرار واحد، بل كانت نتيجة لتقارب دعم السياسات، وحجم السوق، والقدرة على الوصول إلى التصنيع العالمي، ومجموعة كبيرة من المواهب الهندسية. وتشمل جهود التوظيف هذه المواهب التي تم انتقاؤها من تايوان أو الولايات المتحدة ومن الشركات الكبيرة المتعددة الجنسيات مثل AMD أو Nvidia التي وظفت مئات المهندسين في جمهورية الصين الشعبية.
وكان أحد أهم العوامل هو القرار الذي اتخذته البلاد بإعطاء الأولوية لتطوير أشباه الموصلات غير القابلة للتصنيع في منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، مما أدى إلى خفض كثافة رأس المال مع تشجيع إنشاء شركات تصميم الرقائق. وكان العامل الحاسم الآخر هو الوصول إلى النظام البيئي العالمي لأشباه الموصلات قبل تشديد ضوابط التصدير: اعتمد المصممون الصينيون على أدوات EDA وكتل IP التي طورتها الشركات الأمريكية وصنعوا رقائقهم في TSMC، على نفس خطوط الإنتاج مثل AMD، أو Broadcom، أو Nvidia، أو Qualcomm.
وأخيرا، لعبت بنية السوق دورا حاسما: فقد أدى الطلب المحلي الهائل في الصين على كل شيء، من معالجات التطبيقات للهواتف الذكية إلى مسرعات الذكاء الاصطناعي على مستوى مراكز البيانات، إلى إنشاء قاعدة عملاء مبكرة مضمونة، الأمر الذي أدى إلى تقليل المخاطر التجارية للشركات الناشئة الجديدة في مجال أشباه الموصلات. وعلى النقيض من مصممي الرقائق التقليديين، الذين يتنافسون على مستوى العالم، فإن العديد من شركات التصميم الصينية قادرة على المنافسة داخل النظام البيئي المحلي، وفي بعض الأحيان، تتمتع بالدعم من الحكومة. ونتيجة لذلك، أصبحت الصين الآن من بين الدول القليلة القادرة على تطوير مجموعة متنوعة من الرقائق المعقدة والتنافسية للتطبيقات الحالية والناشئة.
العشرات من القوات المسلحة البوروندية في جميع أنحاء البلاد
كان التقدم الذي أحرزته الصين في تصنيع أشباه الموصلات وتطوير تكنولوجيا العمليات تدريجيًا أكثر بكثير من تقدمه في تصميم الرقائق، لكنها حققت العديد من النجاحات الملموسة على مدى العقد الماضي.
أولاً وقبل كل شيء، قامت الدولة ببناء العشرات من المصانع في جميع أنحاء البلاد والتي تنتج الآن الرقائق على مجموعة متنوعة من نقاط الإنتاج. نجحت مسابك مثل شركة Semiconductor Manufacturing International Corp. (SMIC) وHua Hong Semiconductor وShanghai Huali Microelectronics Corporation (HLMC) في توسيع إنتاج العقد الناضجة عند 55 نانومتر و40 نانومتر و28 نانومتر والعقد المتخصصة، بما في ذلك الذاكرة التناظرية وغير المتطايرة المدمجة والإشارة المختلطة وإدارة الطاقة وعمليات التردد اللاسلكي.
عندما يتعلق الأمر بإنتاج الذاكرة، يمكن القول إن الصين حققت اختراقها الأكثر وضوحا في تصنيع أشباه الموصلات. قامت شركة Yangtze Memory Technologies Co. (YMTC) بتطوير ذاكرة NAND ثلاثية الأبعاد ذات مستوى عالمي مع بنية Xtacking الخاصة بها، والتي تفصل بين معالجة رقائق المنطق والذاكرة وتتيح أداء أعلى للإدخال/الإخراج. وبالمثل، أنشأت شركة ChangXin Memory Technologies (CXMT) إنتاجًا محليًا لذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM) في العقد الرئيسية، ونجحت في زيادة حجم التصنيع، ورسخت مكانتها بسرعة في الأسواق المحلية.
لا توجد حتى الآن تقنيات عملية رائدة
على الرغم من أن هناك الآن العشرات من منشآت إنتاج أشباه الموصلات التي تنتج الرقائق على العقد الناضجة، إلا أن شركة SMIC هي الوحيدة التي تمكنت من تطوير عدة أجيال من تقنيات التصنيع من فئة 7 نانومتر. تقدم Hua Hong وHLMC عمليات تصنيع من فئة 22 نانومتر و28 نانومتر، ومع ذلك لا تزال غير قادرة على كسر العقد المستندة إلى FinFET.
قد يجادل المرء بأن النجاح الرئيسي الذي حققته الصين هو بناء العشرات من المصانع حيث لم يكن هناك أي شيء. كما أنه إنجاز لا جدال فيه لشركة SMIC لبناء ثلاثة أجيال من العقد من فئة 7 نانومتر دون الوصول إلى EUV أو حتى أدوات DUV الأكثر تقدمًا مع الاستفادة من الأنماط المتعددة. وفي حين أن هذا صحيح بالفعل، إلا أنه يوضح أيضًا حدود صناعة أشباه الموصلات في الصين.
تتطور صناعة معدات إنتاج أشباه الموصلات في الصين جنبًا إلى جنب مع صناعة إنتاج الرقائق مع أخذ العديد من الملاحظات من المنافسين الدوليين. فقد قام منتجو الأدوات الرائعة في الصين باستقطاب مهندسين من كبار منتجي SPE، وقاموا بهندسة عكسية للأدوات، وحصلوا على دعم كبير من الحكومة.
وقد ساعد ذلك موردي معدات تصنيع رقائق الويفر الصينيين مثل ACM Research (التي يقع مقرها الفني في الولايات المتحدة ولم تحصل على جميع الفوائد من الحكومة الصينية)، وشركة Advanced Micro-Fabrication Equipment Inc., China (AMEC)، ومجموعة Naura Technology Group، حيث تنتج هذه الشركات الآن أدوات ذات مستوى عالمي للتنظيف والترسيب والحفر والطلاء.
وتظل الطباعة الحجرية وأدوات التفتيش المتقدمة أوضح الاستثناءات لهذا التقدم. تنتج شركة Shanghai Micro Electronics Equipment (SMEE)، المزود الرئيسي للطباعة الحجرية في الصين، حاليًا أجهزة خطوة مناسبة بشكل أساسي للعقد الناضجة، مثل 90 نانومتر، أو 110 نانومتر/130 نانومتر، أو 280 نانومتر. قبل عدة سنوات، أشارت التقارير إلى تطوير نظام ARF للغمر بقدرة 28 نانومتر؛ لم تؤكد الشركة أبدًا الإنتاج الضخم. وينطبق الشيء نفسه على التقارير التي تفيد بأن SMIC كانت تختبر أداة من فئة 28 نانومتر من شركة Shanghai Yuliangsheng Technology Co.، حيث لا يزال استعدادها للإنتاج غير واضح.
وفي الوقت الحالي، تمثل الطباعة الحجرية المتقدمة ومعدات الفحص المتقدمة أهم الاختناقات التكنولوجية لصناعة أشباه الموصلات في الصين. وبدون الوصول إلى أدوات الطباعة والفحص المتطورة الخاصة بشركة ASML، لا تستطيع شركات مثل SMIC أو Hua Hong أو HLMC تطوير عقد أكثر تقدمًا أو بدء الإنتاج الضخم باستخدام هذه التقنيات. ومع ذلك، بما أن الشركات الصينية لا تستطيع بناء معدات متطورة، فإن المسابك وصانعي الذاكرة ملتزمون بعمليات التصنيع الحالية. وهذا لن يتغير في أي وقت قريب.
المال لا يكفي
في عام 2026، وصلت صناعة أشباه الموصلات في الصين إلى نقطة لم تعد قادرة على التطور فيها بشكل أكبر، بغض النظر عن حجم الأموال التي يتم ضخها فيها. ومن أجل بناء أدوات الطباعة الحجرية أو الفحص المتقدمة باستخدام تقنية DUV، يتعين على الشركات الصينية أن تكرر تقنياتها تدريجياً بدلاً من القفز إلى الأمام بمساعدة متخصصين أجانب أو عن طريق تقليد “أفضل الأساليب المعروفة”.
تقع الماسحات الضوئية الحديثة للطباعة الحجرية DUV عند تقاطع الدقة الميكانيكية المطلقة، والبصريات المتقدمة، وديناميكيات السوائل، والتحكم الحسابي في الوقت الفعلي، حيث يمكن حتى للانحرافات على نطاق النانومتر أن تجعل الأنماط غير قابلة للاستخدام. يتطلب إتقان هذا المستوى من تكامل النظام عقودًا من الخبرة المتراكمة في مجال البصريات، والتحكم في الحركة، والبرمجيات، وضبط العمليات، وهي المجالات التي لم يحقق فيها سوى عدد قليل من الموردين نضج الإنتاج.
ونتيجة لذلك، على الرغم من التقدم الملحوظ في قطاعات أخرى من معدات تصنيع الرقاقات، لا تزال الصين متأخرة بسنوات عن قدرات DUV الأكثر تقدمًا وعقدًا على الأقل متخلفة عندما يتعلق الأمر بأدوات EUV.
التعليقات