سفری از طریق دنیای بیش از حد سیاسی میکروچیپ | فناوری

چگونه ساخته شده اند؟

تراشه ها از لایه هایی از قطعات نازک و مسطح سیلیکون – به نام ویفرها – تشکیل شده اند که دارای مدارهای برقی هستند. این مدارها از میلیاردها سوئیچ به نام ترانزیستور تشکیل شده است. تراشه های بسیار پیچیده و قدرتمند حاوی این شبکه های ترانزیستورها معمولاً به عنوان نیمه هادی ها گفته می شود.

اگر می خواهید نیمه هادی ها بسازید ، به 380 میلیون دلار نیاز دارید. این هزینه جدیدترین دستگاه EUV از لیتوگرافی مواد نیمه هادی پیشرفته (ASML) است. حمل و نقل یک کابوس است: دستگاه آنقدر بزرگ و ظریف است که به 40 کانتینر حمل و نقل ، سه هواپیمای باری و 20 کامیون نیاز دارد تا آن را از کارخانه هلندی در ولدوون حمل کند. همه اینها برای ایجاد و تمرکز نور با طول موج تقریباً به اندازه اشعه X ، با انرژی کافی برای نفوذ به اشیاء جامدبشر

تراشه سازان تلاش می کنند پیش بینی ای به نام قانون مور را برآورده کنند: این ظرفیت – یا تعداد ترانزیستورها در تراشه – هر دو سال دو برابر می شود. اگر تراشه ها به همان اندازه بمانند و در حالت ایده آل کوچکتر شوند ، این بدان معنی است که ترانزیستورها باید همیشه ظریف تر باشند.

دستگاه ASML الگوهای را به ویفرهای سیلیکونی که ترانزیستورها را نگه می دارند حک می کند. هرچه الگوهای ظریف تر باشد ، قدرت محاسباتی بیشتری را می توانید روی یک تراشه بسته بندی کنید. مارک Assinck ، سخنگوی شرکت ، طول موج نور را به ضخامت یک سکته مغزی تشبیه می کند. هرچه جزئیات بیشتری در یک صفحه بخواهید ، قلم شما نازک تر باشد. نور EUV دارای طول موج آنقدر باریک است که برای چشم انسان نامرئی است و از طریق بیشتر مواد درست می گذرد.

نور با شلیک لیزر در توپ های میکروسکوپی قلع تولید می شود. قلع به پلاسما تبخیر می شود ، و پلاسما نور را منتشر می کند ، که از طریق دستگاه لیتوگرافی منتقل می شود و به آینه های مخصوص ساخته شده برخورد می کند. نور از طریق “ماسک” ، که الگوی یک لایه یک تراشه است ، به ویفر می درخشد. منطقه ای که در معرض سخت است و منطقه در معرض آن قرار نمی گیرد در یک محلول شیمیایی حل می شود و یک الگوی سه بعدی را پشت سر می گذارد.

به یک تراشه مانند ساختمان با 100 طبقه فکر کنید. هر ساختمان چهار ماه طول می کشد تا تولید شود و هر طبقه از طرح خاص خود برخوردار است ، فقط ویژگی های این طرح فقط 25 نانومتر است: کوچکتر از ذرات ویروس های آنفلوانزا ، که حدود 100 نانومتر هستند. EUV و سایر دستگاه های لیتوگرافی الگوهای این لایه ها را یک به یک حک می کنند.

ساخت ماشین ها آسان نیست. مانند خود چیپس ، آنها در اتاق های بدون گرد و غبار ، تمیزترین فضاهای روی زمین مونتاژ می شوند. تراشه ها در سطح اتمها عمل می کنند: یک قطعه از گرد و غبار می تواند آنها را بی فایده کند.

چرا تایوان اینقدر مهم است؟

ASML ماشینهایی را ایجاد می کند که تراشه می سازند ، اما این تراشه ها را نمی سازد. این کار به طور عمده توسط یک شرکت قابل توجه دیگر با یک نام غیرقابل توصیف دیگر انجام می شود: TSMC یا شرکت تولید نیمه هادی تایوان ، که در هر 10 از پیشرفته ترین نیمه هادی های جهان نه در هر 10 مورد از جمله آن آیفون های قدرت تولید می کند. از آنجا که تایوان بسیاری از تراشه های نیمه هادی ایالات متحده را ایجاد و تأمین می کند ، ایالات متحده علاقه دیگری به محافظت از تایوان در میان نگرانی هایی که چین حمله خواهد کرد ، دارد.

در سال 2022 ، ایالات متحده دولت هلند را متقاعد كرد كه كنترل صادرات را بر روی دستگاههای ASML انجام دهد و فروش آنها را به چین محدود كند. تا به امروز ، ASML می گوید ، هیچ دستگاه لیتوگرافی EUV به چین ارسال نشده است ، به این معنی که مگر اینکه – یا تا زمانی که – دستگاه های لیتوگرافی EUV خود را اختراع کند ، چین چند سال بزرگتر و قدرتمندتر از کشورهای غربی – به عنوان مثال لیتوگرافی ماوراء بنفش عمیق ، به عنوان مثال ، به جای ماوراء بنفش شدید ، کار خواهد کرد. این دستگاه ها هنوز هم می توانند تراشه های بسیار پیچیده ای را در مقیاس تولید کنند – فقط به اندازه پیچیده.

هوش مصنوعی ، فناوری دیگری که در آن ایالات متحده و چین به شدت در حال پیشروی هستند ، در بین پیچیده ترین و قدرتمندترین تراشه های نیمه هادی جهان متکی است. طراح پیشرو این تراشه ها یک شرکت آمریکایی به نام NVIDIA است. تراشه های آن توسط TSMC در دستگاه های ساخته شده توسط ASML تولید می شود.

عدم دسترسی چین به لیتوگرافی EUV توضیح می دهد که چرا اولین بازی Chatbot Deepseek چینی به عنوان چنین شوکی برای بازارها رخ داد. یک شرکت چینی محصولی را به اندازه چت GPT با فناوری کمتری – ارزان تر – تولید کرد. Deepseek ادعا می کند که برای آموزش فقط 6 میلیون دلار هزینه دارد ، در مقایسه با میلیاردها دلار برای شرکت های آمریکایی برای انجام همین کار.

کریس میلر ، نویسنده جنگ چیپ: مبارزه برای مهمترین فناوری جهان می گوید: “ایالات متحده معتقد است که هوش مصنوعی یک فناوری تحول آمیز خواهد بود و تقریباً در هر بخش از اقتصاد تأثیر می گذارد.” “بنابراین نمی خواهد چین مزیت کسب کند.”

همچنین برای دفاع و اطلاعات بسیار مهم است. به گفته مرکز امنیت و فناوری نوظهور ، ارتش رهایی مردم چین در تلاش های خود برای استفاده از هوش مصنوعی در نبرد ، “پیشرفت چشمگیری” داشته است.

اما همه معتقد نیستند که دسترسی چین به ماشین های ASML باید از جمله ASML محدود شود.

مدیرعامل آن ، کریستوف فوکت ، در یک کنفرانس بلومبرگ در ماه اکتبر در پاسخ به این سؤال که واقعاً در مورد تهدیدهای امنیتی وجود دارد ، گفت: “بیشتر و بیشتر مردم از خود این سؤال دقیق را می پرسند … آیا واقعاً مربوط به امنیت ملی است؟”

این بحث ممکن است لازم نباشد برای مدت طولانی ادامه یابد: در سال 2024 ، شرکت چینی شانگهای میکرو الکترونیک (SMIC) نشان داد که یک سال قبل ، ثبت اختراع برای یک دستگاه لیتوگرافی EUV را ثبت کرده بود.

زمین های نادر به کجا وارد می شوند؟

چین در این مسابقه برای تولید تراشه ها مزایای دیگری نسبت به کشورهای غربی دارد. علاوه بر سیلیکون ، نیمه هادی ها به به اصطلاح “زمین های نادر”-به ویژه ، ژرمانیوم و گالیم نیاز دارند. پیش بینی می شود تا سال 2030 ، تقاضای گالیم بیش از 350 ٪ از سطح 2015 افزایش یابد. انتظار می رود تقاضای ژرمانیوم در مدت مشابه دو برابر شود. چین 98 ٪ از گالیم خام جهان و بیش از دو سوم ژرمانیوم خام جهان را تولید می کند.

این یکی از دلایلی است که دونالد ترامپ در ازای کمک به اوکراین فشار می آورد و در ازای کمک های خود ، زمین های نادر خود را تحویل می دهد و چرا پس از اولین دیدار ترامپ با نخست وزیر هند ، نارندرا مودی ، این زوج اعلام کردند که آنها موافقت کرده اند “ابتکار عمل بهبود و پردازش” را برای زمین های نادر راه اندازی کنند.

آیا تراشه های کوانتومی همه چیز را تغییر می دهند؟

سپس تراشه های کوانتومی وجود دارد. از نظر تئوری ، تراشه های کوانتومی به رایانه ها اجازه می دهند تا مشکلات را بسیار سریعتر از سوپر رایانه های فعلی جهان حل کنند. این امر به این دلیل است که به جای این که معادل آن باشد ، یا یک صفر یا یک ، تراشه های کوانتومی می توانند هر دو حالت را به طور همزمان – و هر ایالت بین. یک توضیح متداول یک پیچ و خم است: یک رایانه معمولی با آزمایش هر گزینه ، یکی پس از دیگری ، مسیر را از طریق پیچ و خم پیدا می کند. یک رایانه کوانتومی می تواند همه آنها را به یکباره آزمایش کند.

تاکنون محاسبات کوانتومی فقط در شرایط محدود حاصل شده است. اما مایکروسافت در این ماه اعلام کرد که تراشه ای ساخته است که می تواند به معنای رایانه های کوانتومی باشد و ممکن است طی سالها و نه دهه ها ساخته شود.

در همین حال ، طبق گفته موسسه Mercator در مطالعات چین ، یک فکر اروپایی ، هزینه های عمومی چین برای فناوری کوانتومی چهار برابر ایالات متحده است. و تراشه ها با دستگاه های EUV ساخته نمی شوند. در عوض ، تراشه های کوانتومی توسط ماشینهایی ساخته می شوند که با استفاده از الکترون ها الگوهای خود را در تراشه ها حک می کنند. و چین این دستگاه ها را دارد.

دیوید ریلی ، استاد فیزیک و رئیس برنامه کوانتومی دانشگاه سیدنی می گوید ، چین همچنین دارای منبعی است که اغلب در مباحث تراشه نادیده گرفته می شود.

او می گوید: “مهمترین اینها مردم هستند.” دستیابی به موفقیت ها به این دلیل اتفاق می افتد که مردم نیاز را می بینند و می دانند که راه های موجود برای برآورده کردن این نیاز چیست و می تواند تصور کند که ممکن است باشد.

“بسیاری از افراد باهوش در چین وجود دارند. آنها فارغ التحصیلان STEM زیادی تولید می کنند. ” و این فارغ التحصیلان تمایل دارند قبل از بازگشت ، مدرک های کارشناسی یا تحصیلات تکمیلی را در دانشگاه های برتر ایالات متحده ، استرالیا ، اروپا انجام دهند.

وی می گوید: “من نمی خواهم بگویم دولت ها به نوعی نابینا هستند ، اما ما روی انتقال چیزهای ملموس تمرکز زیادی می کنیم.” “اختراعات در خلاء اتفاق نمی افتد.”