ما هي ذاكرة النطاق الترددي العالي ولماذا تسعى الولايات المتحدة لمنع الصين من الوصول إليها؟

فرضت الحكومة الأمريكية ضوابط تصدير جديدة على بيع رقائق الذاكرة عالية التقنية المستخدمة في تطبيقات الذكاء الاصطناعي (AI) إلى الصين.

وتنطبق هذه القواعد على تكنولوجيا الذاكرة ذات النطاق الترددي العالي (HBM) الأمريكية الصنع، وكذلك على تكنولوجيا الذاكرة ذات النطاق الترددي العالي (HBM) المنتجة في الخارج.

فيما يلي كل ما تحتاج إلى معرفته عن أشباه الموصلات المتطورة هذه، والتي شهدت ارتفاعًا كبيرًا في الطلب عليها مع الهيجان العالمي للذكاء الاصطناعي.

ما هي ذاكرة النطاق الترددي العالي؟

ذاكرة عرض النطاق الترددي العالي (HBM) هي في الأساس عبارة عن كومة من رقائق الذاكرة، وهي مكونات صغيرة تخزن البيانات. ويمكنها تخزين المزيد من المعلومات ونقل البيانات بسرعة أكبر من التكنولوجيا الأقدم، والتي تسمى DRAM (ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية).

تُستخدم رقائق HBM بشكل شائع في البطاقات الرسومية وأنظمة الحوسبة عالية الأداء ومراكز البيانات والمركبات ذاتية القيادة.

والأهم من ذلك أنها لا غنى عنها لتشغيل تطبيقات الذكاء الاصطناعي التي تزداد شيوعاً، بما في ذلك الذكاء الاصطناعي التوليدي، والتي تعمل بواسطة معالجات الذكاء الاصطناعي، مثل وحدات معالجة الرسوميات (GPU) التي تنتجها شركة Nvidia (NVDA) وAndependent Micro Devices (AMD).

"المعالج والذاكرة عنصران أساسيان للذكاء الاصطناعي. فبدون الذاكرة، يشبه الأمر امتلاك دماغ بمنطق ولكن بدون ذاكرة،" كما قال لـ CNN دان هاتشيسون، نائب رئيس مؤسسة TechInsights، وهي مؤسسة بحثية متخصصة في الرقائق.

كيف ستؤثر القيود على الصين؟

تأتي المجموعة الأخيرة من قيود التصدير، التي أُعلن عنها في 2 ديسمبر/كانون الأول، في أعقاب جولتين سابقتين من القيود على الرقائق المتقدمة التي أعلنت عنها إدارة بايدن على مدى ثلاث سنوات، بهدف منع الصين من الوصول إلى التكنولوجيا الحيوية التي يمكن أن تمنحها ميزة عسكرية.

وكرد انتقامي، ردت بكين بفرض قيود جديدة على صادرات الجرمانيوم والغاليوم وعناصر المواد الأخرى الضرورية لصناعة أشباه الموصلات وغيرها من المعدات عالية التقنية.

يقول الخبراء إن قيود التصدير الأخيرة ستؤدي إلى إبطاء تطوير الصين لرقائق الذكاء الاصطناعي، وفي معظم الأحيان ستؤدي إلى إبطاء وصولها إلى HBM. في حين أن قدرة الصين على إنتاج HBM تتخلف حاليًا عن شركتي SK Hynix الكوريتين الكورية الجنوبية وسامسونج (Samsung) والأمريكية Micron (MU)، إلا أنها تعمل على تطوير قدراتها الخاصة في هذا المجال.

وقال جيفري تشيو، الرئيس التنفيذي لشركة Ansforce، وهي شركة استشارية متخصصة في مجال التكنولوجيا لشبكة CNN: "ما ستفعله قيود التصدير الأمريكية هو قطع وصول الصين إلى HBM بجودة أفضل على المدى القصير". "ولكن على المدى الطويل، ستظل الصين قادرة على إنتاجها بشكل مستقل، وإن كان ذلك بتقنيات أقل تقدمًا."

في الصين، تُعد شركتا Yangtze Memory Technologies و Changxin Memory Technologies من الشركات الرائدة في تصنيع رقائق الذاكرة في الصين. ويُزعم أنهما تعملان على زيادة الطاقة الإنتاجية لبناء خطوط إنتاج HBM لتحقيق هدفها الاستراتيجي المتمثل في تحقيق الاكتفاء الذاتي التكنولوجي.

ما سبب أهمية HBM؟

ما يجعل رقاقات HBM قوية للغاية هو في المقام الأول مساحتها التخزينية الأكبر وسرعة تمرير البيانات بشكل أسرع بكثير، مقارنةً برقائق الذاكرة التقليدية.

ونظراً لأن تطبيقات الذكاء الاصطناعي تتطلب الكثير من الحوسبة المعقدة، فإن هذه السمات تضمن تشغيل هذه التطبيقات بسلاسة، دون تأخير أو خلل.

تعني مساحة التخزين الأكبر أنه يمكن تخزين المزيد من البيانات ونقلها ومعالجتها، مما يعزز أداء تطبيقات الذكاء الاصطناعي حيث أن النماذج اللغوية الكبيرة (LLM) تمكنها من الحصول على المزيد من المعلمات للتدريب عليها.

فكّر في سرعة إرسال البيانات بشكل أسرع، أو عرض النطاق الترددي الأعلى بلغة الرقائق، كطريق سريع. فكلما زاد عدد الممرات في الطريق السريع، قلّت احتمالية حدوث اختناق، وبالتالي زاد عدد السيارات التي يمكن أن يستوعبها.

"إنه مثل الفرق بين الطريق السريع ذي الحارتين والطريق السريع ذي المائة حارة. فأنت لا تعاني من الاختناقات المرورية".

من هم كبار الصانعين؟

في الوقت الحالي، تهيمن ثلاث شركات فقط على السوق العالمية لـ HBM.

واعتبارًا من عام 2022، استحوذت شركة Hynix على 50% من إجمالي الحصة السوقية من HBM، تليها سامسونج بنسبة 40% ثم ميكرون بنسبة 10%، وفقًا لـ مذكرة بحثية نشرتها وكالة أبحاث السوق TrendForce ومقرها تايبيه. من المتوقع أن تستحوذ الشركتان الكوريتان الجنوبيتان على حصص مماثلة في سوق HBM في عامي 2023 و2024، حيث ستستحوذان مجتمعتين على حوالي 95%.

أما بالنسبة لميكرون، تهدف الشركة إلى زيادة حصتها في سوق HBM إلى ما بين 20% و25% بحلول عام 2025، حسبما ذكرت وكالة الأنباء المركزية التايوانية الرسمية نقلاً عن برافين فادياناثا، وهو مسؤول تنفيذي كبير في شركة ميكرون.

وقد أدت القيمة العالية لشريحة HBM إلى قيام جميع الشركات المُصنعة بتخصيص جزء كبير من قدرتها التصنيعية نحو شريحة الذاكرة الأكثر تقدمًا. وفقًا لنائب الرئيس الأول للأبحاث في TrendForce، أفريل وو، فإن HBM من المتوقع أن تمثل أكثر من 20% من إجمالي سوق رقائق الذاكرة القياسية من حيث القيمة بدءًا من عام 2024، ومن المحتمل أن تتجاوز 30% بحلول العام المقبل.

كيف يتم تصنيع HBM؟

تخيل تكديس العديد من رقائق الذاكرة القياسية في طبقات مثل الهامبرغر. هذا هو في الأساس هيكل HBM.

ظاهرياً يبدو الأمر بسيطاً بما فيه الكفاية، ولكنه ليس بالأمر السهل، لدرجة أنه ينعكس على السعر. سعر بيع وحدة HBM أعلى بعدة مرات من سعر شريحة الذاكرة التقليدية.

ويرجع السبب في ذلك إلى أن ارتفاع شريحة HBM يساوي تقريبًا ارتفاع ستة خيوط من الشعر، مما يعني أن كل طبقة من طبقات رقائق الذاكرة القياسية المكدسة معًا يجب أن تكون رفيعة للغاية أيضًا، وهو إنجاز يتطلب خبرة تصنيع من الدرجة الأولى تُعرف باسم التغليف المتقدم.

يقول تشيو: "يجب أن تكون كل رقاقة من رقائق الذاكرة هذه رقيقة للغاية مثل ارتفاع نصف خصلة من الشعر قبل أن يتم تكديسها معًا، وهو أمر صعب للغاية."

وبالإضافة إلى ذلك، يتم حفر ثقوب على رقائق الذاكرة هذه قبل تركيبها فوق بعضها البعض لتمر الأسلاك الكهربائية من خلالها، ويجب أن يكون موضع هذه الثقوب وحجمها دقيقاً للغاية.

"لديك الكثير من نقاط الفشل عند محاولة صنع هذه الأجهزة. فالأمر أشبه ما يكون ببناء بيت من الورق".