استثمار تاريخي في تكنولوجيا التغليف المتقدم

في أكبر استثمار أجنبي منفرد في تاريخ الولايات المتحدة، كشفت شركة تايوان لتصنيع أشباه الموصلات عن استثمار بقيمة 100 مليار دولار، مما جذب الانتباه العالمي وأثار القلق في تايوان.

وستقوم شركة TSMC، التي تنتج أكثر من 90% من رقائق أشباه الموصلات المتقدمة في العالم التي تشغل كل شيء بدءًا من الهواتف الذكية وتطبيقات الذكاء الاصطناعي (AI) إلى الأسلحة، ببناء منشأتين جديدتين للتغليف المتقدم في ولاية أريزونا، من بين منشآت أخرى.

فيما يلي كل ما تحتاج إلى معرفته عن تكنولوجيا التغليف المتقدمة، التي شهدت نموًا هائلاً في الطلب عليها مع جنون الذكاء الاصطناعي العالمي، وما يعنيه ذلك بالنسبة للصراع بين الولايات المتحدة والصين على الهيمنة على الذكاء الاصطناعي.

في حين أعلن البلدان عن هدنة مؤقتة بين الولايات المتحدة والصين والتي تم بموجبها التراجع عن الرسوم الجمركية المدمرة المكونة من ثلاثة أرقام لمدة 90 يومًا، إلا أن العلاقة بين البلدين لا تزال متوترة بسبب الخلاف المستمر حول القيود المفروضة على الرقائق التي تفرضها الولايات المتحدة وغيرها من القضايا.

ما هو التغليف المتقدم؟

في الشهر الماضي في معرض كومبيوتكس، وهو معرض تجاري سنوي في تايبيه تم تسليط الضوء عليه بسبب طفرة الذكاء الاصطناعي، قال الرئيس التنفيذي لشركة إنفيديا لصناعة الرقائق، جنسن هوانغ، للصحفيين إن "أهمية التغليف المتقدم للذكاء الاصطناعي عالية جدًا"، معلنًا أنه "لم يدفع أحد بالتغليف المتقدم أكثر مني".

يشير التغليف بشكل عام إلى إحدى عمليات تصنيع رقائق أشباه الموصلات، وهو ما يعني إحكام إغلاق الرقاقة داخل غلاف واقٍ وتثبيتها على اللوحة الأم التي تدخل في الجهاز الإلكتروني.

يشير التغليف المتقدم، على وجه التحديد، إلى التقنيات التي تسمح بوضع المزيد من الرقائق, مثل وحدات المعالجة الرسومية (GPU) أو وحدات المعالجة المركزية (CPU) أو ذاكرة النطاق الترددي العالي (HBM) , بالقرب من بعضها البعض، مما يؤدي إلى أداء إجمالي أفضل ونقل أسرع للبيانات واستهلاك أقل للطاقة.

فكر في هذه الرقائق على أنها أقسام مختلفة داخل الشركة. فكلما كانت هذه الأقسام أقرب إلى بعضها البعض، كلما كان من الأسهل والأقل وقتاً أن يتنقل الأشخاص بينها ويتبادلون الأفكار، وكلما أصبحت العملية أكثر كفاءة.

قال دان نيستيدت، نائب رئيس شركة TrioOrient الاستثمارية الخاصة التي تتخذ من آسيا مقراً لها: "أنت تحاول وضع الشرائح في أقرب مكان ممكن من بعضها البعض، كما أنك تضع حلولاً مختلفة لجعل الاتصال بين الشرائح سهلاً للغاية".

وبطريقة ما، يحافظ التغليف المتطور على قانون مور، وهي الفكرة القائلة بأن عدد الترانزستورات في الرقائق الدقيقة سيتضاعف كل عامين، حيث أن الاختراقات في عملية تصنيع الرقائق تصبح أكثر تكلفة وأكثر صعوبة.

في حين أن هناك العديد من أنواع تقنيات التغليف المتقدمة، يمكن القول إن CoWoS، وهي اختصار لـ Chips-on-Wafer-on-Substrate والتي اخترعتها شركة TSMC، هي أشهرها التي سُلِّطت عليها الأضواء منذ ظهور OpenAI's ChatGPT، الذي أثار جنون الذكاء الاصطناعي.

حتى أنه أصبح اسمًا مألوفًا في تايوان، مما دفع ليزا سو، الرئيس التنفيذي لشركة Advanced Micro Devices (AMD)، إلى القول بأن الجزيرة هي "المكان الوحيد الذي يمكنك أن تقول CoWoS ويفهم الجميع".

ما أهمية التغليف المتقدم؟

أصبحت التعبئة والتغليف المتقدم أمرًا مهمًا في عالم التكنولوجيا لأنها تضمن تشغيل تطبيقات الذكاء الاصطناعي، التي تتطلب الكثير من الحوسبة المعقدة، دون تأخير أو خلل.

لا غنى عن CoWoS في إنتاج معالجات الذكاء الاصطناعي، مثل وحدات معالجة الرسومات التي تنتجها Nvidia وAMD والتي تُستخدم في خوادم الذكاء الاصطناعي أو مراكز البيانات.

"يمكنك تسميتها عملية تغليف Nvidia إذا أردت. فكل من يصنع رقاقات الذكاء الاصطناعي تقريبًا يستخدم عملية CoWoS".

وهذا هو سبب ارتفاع الطلب على تقنية CoWoS بشكل كبير. ونتيجة لذلك، تسعى شركة TSMC جاهدة لزيادة الطاقة الإنتاجية.

في زيارة إلى تايوان في يناير، أخبر هوانغ الصحفيين أن كمية سعة التغليف المتقدمة المتاحة حاليًا "ربما أربعة أضعاف" ما كانت عليه قبل أقل من عامين.

وقال "إن تكنولوجيا التغليف مهمة جدًا لمستقبل الحوسبة, نحن بحاجة الآن إلى تغليف متقدم ومعقد للغاية لوضع العديد من الرقائق معًا في شريحة واحدة عملاقة."

ما الذي ستستفيد منه الولايات المتحدة؟

إذا كان التصنيع المتقدم هو أحد أجزاء اللغز فيما يتعلق بتصنيع الرقائق، فإن التغليف المتقدم هو جزء آخر من اللغز.

يقول المحللون إن وجود قطعتين من هذا اللغز في أريزونا يعني أن الولايات المتحدة سيكون لديها "متجر شامل" لإنتاج الرقائق وتعزيز مكانة ترسانتها من الذكاء الاصطناعي، مما يعود بالنفع على شركات Apple وNvidia وAMD وKualcomm وBroadcom، وهي من أهم عملاء TSMC.

قال إريك تشن، المحلل في شركة أبحاث السوق Digitimes Research: "يضمن ذلك أن الولايات المتحدة لديها سلسلة توريد كاملة من التصنيع المتقدم إلى التغليف المتقدم، مما سيعود بالنفع على القدرة التنافسية للولايات المتحدة في رقائق الذكاء الاصطناعي".

نظرًا لأن تقنيات التغليف المتقدمة الأساسية للذكاء الاصطناعي يتم إنتاجها حاليًا في تايوان فقط، فإن وجودها في أريزونا يقلل أيضًا من مخاطر سلسلة التوريد المحتملة.

قال نيستيدت: "بدلاً من وضع كل البيض في سلة واحدة، ستكون شركة CoWoS في تايوان والولايات المتحدة أيضًا، وهذا يجعلك تشعر بمزيد من الأمان والسلامة".

كيف تم اختراع CoWoS؟

على الرغم من أن CoWoS حصلت على لحظتها مؤخرًا، إلا أن التكنولوجيا موجودة بالفعل منذ 15 عامًا على الأقل.

فقد كانت من بنات أفكار فريق من المهندسين بقيادة تشيانغ شانغ يي، الذي عمل لفترتين في شركة TSMC وتقاعد من الشركة كمدير عمليات مشارك.

وقد اقترح تشيانغ تطوير هذه التقنية لأول مرة في عام 2009 في محاولة لتضمين المزيد من الترانزستورات في الرقائق وحل الاختناقات في الأداء.

ولكن عندما تم تطويرها، لم يقبل على هذه التقنية سوى عدد قليل من الشركات بسبب التكلفة العالية المرتبطة بها.

ويتذكر في مشروع التاريخ الشفوي لعام 2022 الذي تم تسجيله لمتحف تاريخ الكمبيوتر في ماونتن فيو بكاليفورنيا: "لم يكن لدي سوى عميل واحد, لقد أصبحت أضحوكة (في الشركة)، وكان هناك الكثير من الضغط عليَّ".

لكن طفرة الذكاء الاصطناعي حولت شركة CoWoS إلى واحدة من أكثر التقنيات شعبية. قال تشيانغ: "كانت النتيجة تفوق توقعاتنا الأصلية".

في سلسلة التوريد العالمية لأشباه الموصلات، يُشار إلى الشركات المتخصصة في خدمات التغليف والاختبار باسم شركات تجميع واختبار أشباه الموصلات (OSAT).

وبالإضافة إلى شركة TSMC، فإن شركات تجميع واختبار أشباه الموصلات (OSAT) بما في ذلك مجموعة JCET الصينية وأمكور الأمريكية ومجموعة ASE وSPIL التايوانية كلها شركات رئيسية في تقنيات التغليف المتقدمة.