ریزتراشه قرن ۲۱ به مثابه نفت قرن بیستم

به گزارش مجله خبری نگار/فرهیختگان: تاریخچه صنعت میکروالکترونیک به سال‌های جنگ جهانی دوم باز می‌گردد. زمانی که آلمان نازی، ترانزیستور را اختراع کرد و بعد از آن این دانش به ایالات‌متحده‌آمریکا رسید. در ابتدای راه اهمیت این دانش از سمت مدیران آمریکایی درک نشد، اما با موفقیت شرکت ژاپنی سونی، دوباره به آمریکا بازگشت. بازگشتی که درنهایت به دریافت نوبل ۱۹۵۶ توسط شاکلی و همکارانش «مامور توسعه ترانزیستور» رسید. در ادامه این گزارش نگاهی به وضعیت ریزتراشه در دنیای فعلی خواهیم انداخت.

داستان سفر ریزتراشه‌ها از آمریکا به کره و چین

در ادامه راه توسعه این صنعت، برخی از محققان گروه شاکلی جدا شدند و شرکت فرچایلد را تاسیس کردند. این شرکت با سازمان‌هایی، چون ناسا و نیروی هوایی ارتش ایالات‌متحده‌آمریکا همکاری کرد. ناسا برای هدایت سفینه آپولو که بعد‌ها به ماه رفت و نیروی هوایی ارتش برای موشک بالستیک مینتمن ۲ نیاز به ریزتراشه داشتند که با تزریق پول با حجم بسیار زیاد از سمت صنعت هوافضای آمریکا این صنعت به بلوغ رسید. بعد از آن دولت آمریکا به‌دلایل مختلفی مثل آلودگی‌های زیست‌محیطی، بهداشتی و نیروی کار ارزان، بخشی از زنجیره ارزش صنعت میکروالکترونیک مانند بسته‌بندی را به تایوان سپرد و امروزه TSMC بزرگ‌ترین تولید‌کننده ریزتراشه در دنیا در این کشور قرار دارد.

کره‌جنوبی و تایوان با انتقال فناوری از ایالات‌متحده توانستند رشد چشمگیری را در این صنعت داشته باشند. به‌طوری که سامسونگ غول فناوری این کشور، امروزه یکی از بزرگ‌ترین طراحان و تولیدکنندگان ریزتراشته در دنیاست. کشور پایانی که تقریبا از ابتدای دهه ۲۰ وارد این حوزه شد، چین بود. چینی که امروز به‌عنوان یکی از ابرقدرت‌های جهان شناخته می‌شود و در حوزه‌های مختلف، جدال تنگاتنگی با آمریکا دارد. دولت این کشور در ۳۰ سال اخیر از نظر اقتصادی و صنعتی رشد بی‌سابقه‌ای داشته که در نتیجه آن صنعت میکروالکترونیک هم رشد کرد و امروز ۲۰ درصد از کل ریزتراشه‌های دنیا را تولید می‌کند. البته باید اشاره کرد در‌حال‌حاضر چین، سه سال از فناوری روز ریزتراشه در تایوان عقب مانده؛ چراکه در تلاش است تا وابستگی خود به آمریکا و کشور‌های غربی را به کمترین حد ممکن برساند.

جنگ تراشه‌ها، تعیین‌کننده ابر‌قدرت جهان در قرن بیستم

بعد از اینکه چین توانست پیشرفت‌های روزافزونی در تولید ریزتراشه داشته باشد، ایالات‌متحده که انحصار و قدرت خود را در این صنعت تهدید‌شده می‌دید، سعی کرد با همان روندی که توانست ژاپن را از گود صنعت میکروالکترونیک بیرون کند؛ چینی‌ها را از توسعه در این صنعت عقب بیندازند. در راستای این هدف، آمریکا در ۷ اکتبر ۲۰۲۲ قانون محدودیت صادرات انواع ریزتراشه‌ها با فناوری بالا و تجهیزات پیشرفته به چین را تصویب کرد و یک‌سال و ۱۰ روز بعد در ۱۷ اکتبر پارسال با اعمال تغییراتی فشار تحریم‌های میکروالکترونیکی خود را افزایش داد. امروز پیروز‌ی در جنگ سرد فناوری یا جنگ تراشه، تعیین‌کننده ابرقدرت اول جهان خواهد بود. از سمت دیگر یکی از مهم‌ترین کاربرد ریز تراشه، در توسعه هوش مصنوعی است.

ریزتراشه‌های هوش مصنوعی اصلی‌ترین زیرساختی است که برای توسعه یک مدل هوش مصنوعی به آن نیاز داریم. در‌حال‌حاضر شرکت‌هایی مانند گوگل و مایکروسافت و بایدو در زمینه طراحی این زیرساخت فعالیت می‌کنند. این ریزتراشه‌ها به‌گونه‌ای راهبردی هستند که کشور آمریکا در دو مرحله اقدام به وضع قوانینی برای جلوگیری از صادرات به چین کرده که یکی از اصلی‌ترین دلایل آن استفاده چین از ریزتراشه‌های هوش مصنوعی در سامانه‌های نظامی و امنیتی بود. در آینده‌ای نه‌چندان دور، شرکت‌های تولید‌کننده ریزتراشه هوش مصنوعی، تعیین می‌کنند چه کسی مدل هوش مصنوعی بهتری خواهد داشت و کشوری که مدل هوش مصنوعی بهتری داشته باشد.

مخاطرات بزرگ ریزتراشه‌های وارداتی

اولین و بزرگ‌ترین مشکلی که ریزتراشه‌های وارداتی دارند، قطع ناگهانی زنجیره تامین به دلیل تحریم، درگیری نظامی و یا شیوع بیماری است. این قطع ناگهانی می‌تواند صنایع بزرگ یک کشور را فلج کند. از دیگر مخاطرات، می‌توان به تعبیه بدافزار‌های سخت‌افزاری داخل ریزتراشه، ارائه ریزتراشه تقلبی، جاسازی ریزتراشه برای سرقت داده یا خرابکاری اشاره کرد. در مورد آخر نمونه‌ای غیر‌رسمی وجود دارد که بلومبرگ، در مقاله‌ای مدعی شده بود جاسوسان چینی حفره‌های امنیتی را در مادربرد برخی از مشتریان برجسته مانند وزارت دفاع اپل و آمازون تعبیه کرده‌اند. البته بعد از آن تمامی شرکت‌ها این مقاله را تکذیب کردند. در این شرایط نیاز است که ریزتراشه‌های بومی از منظور امنیتی بررسی شده و سپس در سامانه‌های حساس کشور استفاده شوند. مساله‌ای که متاسفانه از سمت مسئولان توجه زیادی به آن نمی‌شود و گاهی ریزتراشه‌های تجاری که با منشأ نامشخص از بازار‌های بین‌المللی تهیه شده در برخی از امور راهبردی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

دگرگونی دنیای ریزتراشه بعد از کرونا

فناوری پیچیده، هزینه بالا، دشواری تامین مواد اولیه، نیاز به نیروی انسانی متخصص و مشکلات محیط‌زیستی در زنجیره ارزش میکروالکترونیک، باعث شد تا این زنجیره در چندین کشور پراکنده باشد و تقسیم‌کاری در طول این زنجیره شکل گیرد. به طوری که ممکن است برای ساخت یک ریزتراشه فرضی، طراحی ریزتراشه در آمریکا صورت گیرد. سپس طرح اولیه به کارخانه‌ای در تایوان فرستاده شود که مواد اولیه و ماشین‌آلات آن از چین و آمریکا و ژاپن آمده است؛ ریزتراشه تولیدشده برای تست و بسته‌بندی به چین فرستاده شده و در نهایت به مصرف‌کننده برسد. البته در این مثال، ساده‌سازی بسیاری صورت گرفته است و در بهترین حالت ۱۵ کشور در تولید یک ریزتراشه نقش‌آفرین هستند.

تشدید جنگ تراشه بین آمریکا و چین به وضع تحریم‌های آمریکایی رسید. البته پیش از آن در دوران شیوع ویروس کرونا، جهان با کمبود ریزتراشه مواجه شد و در نتیجه کارخانه‌های تولید ریزتراشه، نتوانستند نیاز مصرف‌کنندگان را برطرف کنند. کمبود ریزتراشه در دنیا ضربه‌های بسیاری را به صنایع زد. در نتیجه ترس از تحریم، مخاطرات امنیتی و سرقت داده‌های طراحی ریز تراشه باعث شد پس از پایان شیوع کرونا، کشور‌ها به سمت توسعه زنجیره ارزش صنعت ریزتراشه در مرز‌های خودشان بروند. به صورتی که آمریکا به تاسیس کارخانه ساخت ریزتراشه در دو ایالت آریزونا و تگزاس روی آورد. کشور‌های اروپایی نیز در تلاش برای ایجاد کارخانه ساخت ریزتراشه با فناوری جدید در خاک اروپا هستند. همچنین، چین نیز، برای مقابله با تحریم‌های آمریکایی، سرمایه‌گذاری بسیاری را در صنعت ریزتراشه در کشور خود آغاز کرده و به‌نظر می‌رسد تا سال ۲۰۲۵، تقریبا تمام بخش‌های زنجیره ارزش را به صورت بومی در اختیار داشته باشد. ژاپن با حمایت شرکت‌های بزرگ مانند سونی و توشیبا در تلاش است تا کارخانه ریزتراشه‌ای را با فناوری پیشرفته نسل بعدی (۲ نانومتر) تاسیس و تولید انبوه آن را تا سال ۲۰۲۷ داشته باشد.

سپر سیلیکانی «جزیره ریزتراشه‌ها» تا چه زمانی استوار است؟

همانطور که پیش‌تر اشاره کردیم، تایوان یکی از مهم‌ترین تولید‌کنندگان ریزتراشه در دنیا به حساب می‌آید. آنطور که از بیرون گود به نظر می‌رسد، وابستگی شدید چین و آمریکا و دیگر کشور‌ها به ریزتراشه‌های تولید‌شده در این کشور و در شرکت TSMC، نقش بازدارنده‌ای دربرابر رویایی چین و آمریکا در این جزیره داشته است. درواقع به زبان ساده‌تر، وجود صنعت بزرگ و پیشرفته ریزتراشه در این جزیره کوچک، به عنوان سپری سیلیکانی از حمله چین جلوگیری کرده است. اما سوال مهم این است که تایوان تا چه زمانی می‌تواند پشت این سپر قرار گیرد؟ تایوان امروزه، حدود ۶۰ درصد تولید ریزتراشه جهان و ۹۰ درصد تولید ریزتراشه‌های پیشرفته را بر عهده دارد. اما قدرت و انحصار این کشور در بازار ریزتراشه‌ها با تغییر سیاست‌گذاری‌های جهانی رو به افول است. مهم‌ترین دلایلی که نشان از کاهش تمرکز صنعت ریزتراشه در تایوان و نابود شدن سپر سیلیکانی دارد شامل تلاش آمریکا و چین و اتحادیه اروپا برای انتقال ظرفیت تولید تراشه به مرز‌های خود، خروج سرمایه‌گذاران بزرگ از تایوان، از دست دادن و مهاجرت نیروی انسانی، تئوری چین دیجیتال می‌شود. در نتیجه پیش‌بینی می‌شود که سپر تایوان تا دو سال دیگر از بین برود و با توجه به تحلیل کارشناسان، دو سناریوی الحاق تایوان به چین با توسل به نیروی نظامی و جنگ، و یا الحاق به چین با توافق سیاسی در انتظار «جزیره ریزتراشه‌ها» خواهد بود.

صنعت ریز‌تراشه در جغرافیای دنیا در چه مرحله‌ای است؟

آخرین اقدامات کشور‌های پیشرفته برای توسعه صنعت میکروالکترونیک هم موضوع مهمی است. آمریکا، قانون تراشه و علم را به منظور تقویت صنعت ریزتراشه در ۳۰ سال اخیر اجرایی کرده است. قانون فدرالی که در سال ۲۰۲۲ توسط کنگره آمریکا با رای قاطع تصویب و در تاریخ ۹ آگوست ۲۰۲۲، به امضای جو بایدن رسید. این قانون برای تقویت تحقیقات داخلی و تولید ریزتراشه در آمریکا، ۲۸۰ میلیارد دلار بودجه فراهم می‌کند.

هدف اصلی تصویب و اجرای این قانون مقابله با چین در صنعت میکروالکترونیک نامیده شده که احتمالا برای چینی‌ها یادآور ذهنیت جنگ سرد است. قانونی که با اعطای معافیت‌های مالیاتی و بودجه‌های بزرگ تحقیقاتی، شرکت‌های آمریکایی را تشویق به فعالیت در حوزه ریزتراشه در خاک آمریکا می‌کند. وضعیت فعلی آمریکا در تولید ریزتراشه قابل توجه است. این کشور هنوز به آخرین فناوری ریزتراشه (۳ نانومتری) دسترسی ندارد و تنها ۱۳ درصد از ریزتراشه‌های دنیا را تولید می‌کند و همچنان برای تولید پیشرفته‌ترین محصولات راهبردی خود به تایوان وابسته است. کشور بعدی چین است که با اجرای برنامه‌ای تمرکز اقتصاد خود را به سمت فناوری‌های پیشرفته سوق داده است.

در این برنامه که نام آن ساخت چین ۲۰۳۵ است، صندوق سرمایه‌گذاری ریزتراشه چین از سمت دولت مکلف شده تا سرمایه‌گذاری‌های کلانی را برای توسعه این صنعت انجام دهد. بعد از چین، وضعیت فعلی ژاپن را بررسی می‌کنیم. وزارت اقتصاد ژاپن بودجه‌ای بالغ بر ۱۳ میلیارد دلار را برای احیای قدرت سابق ژاپن در صنعت ریزتراشه کنار گذاشته است. تمرکز توکیو بر ریزتراشه‌های پیشرفته است تا کاربرد گسترده‌ای در آینده جهان داشته باشد. ژاپن با شرکت‌های چینی و آمریکایی در زمینه تحقیق و توسعه یا ساخت تجهیزات تراشه همکاری دارد تا بتواند قوای سابق خود را بازیابد. اتحادیه اروپا نیز همان‌طور که گفتیم در تلاش است تا وابستگی خارجی خود در زمینه ریزتراشه را کاهش دهد. این اتحادیه در سال ۲۰۲۲، قانون ریزتراشه را تصویب کرد. این قانون برنامه‌ای بلندمدت تا ۲۰۳۰ و با بودجه بالغ بر ۴۳ میلیارد یورو را صرف توسعه صنعت ریزتراشه می‌کند.

ریزتراشه‌ها در خاورمیانه چه می‌کنند؟

در منطقه خاورمیانه تمامی کشور‌ها سالیان درازی است که در تلاش برای احداث کارخانه تولید ریزتراشه هستند، اما همچنان هیچ کشوری به جز رژیم اشغالگر قدس نتوانسته به این هدف برسد. یکی از این کشور‌ها ترکیه است. ترکیه قصد دارد تا پایان سال ۲۰۳۰ یک میلیون خودروی برقی تولید این کشور را به بازار جهانی عرضه کند. به همین منظور این کشور در سال ۲۰۲۳، قراردادی با کشور قطر برای تولید ریزتراشه با فناوری ۶۵ نانومتری منعقد کرد. کاربرد این ریزتراشه در خودرو‌های برقی است و کشور قطر تمایل خود برای سرمایه‌گذاری ۶۰ میلیون دلاری در این پروژه را ابراز کرده است. دو کشور دیگری که به این صنعت در خاورمیانه روی خوش نشان داده‌اند، کشور‌های امارات و عربستان هستند. در سال ۲۰۲۳ بود که این دو کشور تعداد بسیار زیادی ریزتراشه هوش مصنوعی از شرکت انویدیای ژاپن خریداری کردند. به نظر می‌رسد که امارات و عربستان در تلاش برای رقابت با یکدیگر بر سر پیشتازی در این صنعت هستند.

ریزتراشه‌ها در ایران چه وضعیتی دارند؟

اما در پایان داستان ریزتراشه‌ها به ایران می‌رسیم. بعد از دوران کرونا و به دلیل کاهش عرضه ریزتراشه در آن بازه بود که شرکت‌های بزرگ فناوری به‌منظور جبران کمبود ریزتراشه، اقدام به خرید تعداد بالایی از این محصول کردند. تحریم و کمبود ریزتراشه در بازار جهانی باعث شد تا ایران در آن دوره برای تهیه ریزتراشه لوازم خانگی و خودرو دچار بحران شود. از سمت دیگر نیز افزایش تقاضای وسایل ارتباطی و صوتی و تصویری در قرنطینه باعث افزایش نیاز کشور به ریزتراشه شده بود. بعد از این چالش‌ها بود که حاکمیت تصمیم گرفت تا پوشش حداقلی برای نیاز‌های خود در این صنعت داشته باشد. در همین راستا بند «ن» تبصره ۷ بودجه ۱۴۰۱ نیز بین ۱۰ تا ۳۰ درصد از منابع تعرفه واردات گوشی بالای ۶۰۰ دلار را به حوزه میکروالکترونیک اختصاص داده است، اما درنهایت ۱۳۰۰ میلیارد تومان آن محقق شد و تنها ۲۰۰ میلیارد تومان به صندوق صحا (حمایت از تحقیقات و توسعه صنایع پیشرفته وابسته به وزارت صمت) تعلق گرفت.

امسال نیز در بودجه ۱۴۰۲، ردیف بودجه‌ای جداگانه در قالب بند «ط» تبصره ۷ به صورت تخصصی برای توسعه زیرساخت‌های صنعت میکروالکترونیک در نظر گرفته شد، اما متاسفانه ابلاغ آیین‌نامه این بند، به دلیل اختلافات داخلی دو دستگاه وزارت دارایی و خزانه، دو ماه معطل ماند و منابع آن نیز در جای دیگری هزینه شد. از سمت دیگر نیز علی‌رغم تمام تلاش‌های برنامه ملی میکروالکترونیک، در بودجه سال بعد نیز ردیفی برای میکروالکترونیک دیده نشد.

در برنامه هفتم توسعه نیز در ابتدا بندی به حوزه میکروالکترونیک اختصاص یافت که به ماده ۴۸ صنعت الحاق پیدا می‌کرد و مصوبه کمیسیون صنایع مجلس را نیز گرفته بود، اما در کمیسیون تلفیق به واژه‌ای تبدیل شد و در میان چند فناوری دیگر قرار گرفت. همان‌طور که بار‌ها در این گزارش اشاره کردیم، صنعت میکروالکترونیک بسیار استراتژیک و حیاتی است. حتی می‌توان این صنعت را به‌عنوان یکی از موتور‌های پیشران کشور دانست و باید با در نظر گرفتن برنامه‌های سایر کشورها، سرمایه‌گذاری کلانی روی آن انجام داد. با روند فعلی نمی‌توان انتظار توسعه این صنعت با رویکرد‌های اقتصادی و سیاسی و... را داشت.