آلة طباعة ضوئية واحدة بقيمة 400 مليون دولار تحصل على طلب جديد: تغيير موقف كل من Samsung و TSMC، وثلاثة من عمالقة الرقائق يعتنقون بالكامل أحدث تقنيات High NA EUV من ASML

لاحظ تطبيق "زيتون فاينانس" أن ASML (ASML.US) قد حصلت على التزامات استخدام من كبار مصنعي الشرائح لاستخدام أحدث معداتها في إنتاج أشباه الموصلات، في الوقت الذي تتجه فيه نحو اتفاقية تعاون أوسع من أجل تلبية الطلب المتزايد بقوة على تقنيات الذكاء الاصطناعي الأكثر قوة.

تخطط Samsung Electronics وTSMC للبدء في الإنتاج الضخم باستخدام معدات الطباعة الحجرية بالأشعة الفوق بنفسجية ذات الفتحة العددية العالية (High NA EUV) من ASML في عامي 2028 و2030 على التوالي، جنبًا إلى جنب مع Intel، حيث يبلغ سعر كل آلة من هذه الآلات ما يصل إلى 400 مليون دولار. وتُعد Samsung الشركة الرائدة في تصنيع شرائح الذاكرة، في حين أن TSMC تعتبر الشركة الكبرى لإنتاج الشرائح المخصصة لشركات مثل Nvidia وApple.

وقد توصلت هذه الشركات الأربع أيضًا إلى اتفاق تقني هام، رغم تعقيده، حول صيغة تقنية للمكون الأساسي في إنتاج أشباه الموصلات وهو القناع الضوئي (Photomask) أو ما يُعرف بالماسك. ومع اندفاع القطاع لمواكبة الطلب المتزايد على الذكاء الاصطناعي، تخطط المجموعة للانتقال من القناع الضوئي الحالي بقطر 6 بوصات إلى إصدار بقطر 12 بوصة، بهدف زيادة الإنتاجية وتقليل التكاليف. ويشبه القناع الضوئي القالب الخشبي المستخدم لطباعة نفس النمط بشكل متكرر، لكن الفارق أنه يُطبع بواسطة الضوء على رقاقة السليكون.

على الرغم من أن الانتقال إلى أقنعة ضوئية أكبر كان يُعتبر منذ وقت طويل أمرًا معقدًا ومكلفًا، إلا أن هذه المبادرة المشتركة تمنح فرصة لتحقيق فوائد ضخمة في إنتاج الشرائح. وقال ماركو بيترز، المدير التقني في ASML، إن هذه التقنية الجديدة يمكن أن تزيد من إنتاجية آلات High NA بنسبة 40%، مع تبسيط عملية التصميم في الوقت نفسه.

قال بيترز في مقابلة: "هذه فرصة ضخمة، وبالطبع تعني قفزة في الإنتاجية".

ASML هي الشركة الوحيدة عالميًا القادرة على تصنيع معدات الطباعة الحجرية بالأشعة الفوق بنفسجية (EUV)، وهي آلات ضرورية لإنتاج المعجلات المتقدمة للذكاء الاصطناعي والرقائق المشابهة. وقد طرحت الشركة في عام 2019 تقنية الأشعة الفوق بنفسجية ذات الفتحة العددية المنخفضة (Low NA EUV)، وتعمل باستمرار مع عملائها لتعزيز تبني آلات High NA الأكثر تقدمًا.

تخدم مصانع TSMC عملاء من Nvidia وAMD وحتى Qualcomm، وكانت حذرة في استخدام المعدات الأعلى تكلفة، حيث ترى أن تحسين الإنتاجية الذي تجلبه لا يتناسب مع تكلفتها بعد.

لكن، وفقًا لبيان صدر يوم الثلاثاء، تخطط TSMC حاليًا لاستخدام أنظمة High NA المبنية على الأقنعة الضوئية الحالية بحجم 6 بوصات بدءًا من عام 2030. وتهدف الشركتان إلى بناء خط اختبار لإنتاج أقنعة ضوئية بحجم 12 بوصة بحلول عام 2031، ليكون ذلك مطلبًا أساسيًا لإدخال هذه التقنية مع أدوات High NA في عملية الإنتاج قبل عام 2033.

قال سي سي وي، الرئيس التنفيذي لـ TSMC في البيان: "لطالما آمنت TSMC بقوة التعاون، وأن التغلب على الحواجز التقنية قبل أن تتحول إلى حواجز اقتصادية للقطاع هو أمر ضروري".

وبالمثل، تخطط Samsung، والتي تقدم أيضًا خدمة التصنيع بالوكالة للشرائح المنطقية وتعد من أكبر مصنعي شرائح الذاكرة عالميًا، للبدء في استخدام آلات High NA من ASML للذاكرة الحاسوبية بحلول عام 2028. وقالت الشركة الكورية في بيان منفصل إنها ستعمل "بشكل وثيق مع الشركاء في القطاع لتطوير تقنية القناع الضوئي والبنية التحتية اللازمة".

النقص العالمي في شرائح الذاكرة الذي تسببت فيه الطلبات الهائلة من مشغلي مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، يرفع حاليًا من تكاليف الإنتاج في جميع قطاعات الإلكترونيات.

كانت Intel قد استقبلت آلات High NA ضمن خطتها للتحول من إنتاج شرائحها الخاصة إلى تقديم خدمات تصنيع الشرائح للغير، وأعلنت أنها أصبحت قادرة على توفير مزايا هذه التقنية لعملائها المحتملين. وخلال السنوات الثلاث الماضية، ساهمت Intel في الدفع نحو الانتقال إلى أقنعة ضوئية أكبر.

يمثل تجدد التزام TSMC بأدوات تصنيع الشرائح الأكثر تقدمًا عنصرًا حاسمًا لنمو ASML. ووفقًا لبيانات جمعتها بلومبرغ، فإن هذه الشركة الواقعة في تايوان تمثل نحو 16% من إيرادات ASML. ومع التزام Samsung وIntel المتزايدين، ذلك يعني أن العملاء الثلاثة الرئيسيين للشركة الهولندية انضموا جميعًا إلى هذا التحول.

قال بيترز من ASML: "هذه خطوة مهمة لأنظمة High NA نحو الإنتاج الضخم. هذا هو الوقت الذي يدرك فيه العملاء مزايا هذه الأنظمة مقارنة باستراتيجيات التعريض المتعدد (multi-patterning)".

وأشار بيترز إلى أنه مع تقدم العملاء نحو تصنيع الشرائح للجيل القادم، يتوقعون زيادة في عدد الطبقات التي تتطلب تقنية High NA، ولهذا "يدركون أيضًا فرصة توسيع حجم القناع الضوئي".

الطباعة الحجرية هي عملية استخدام الضوء لنقش الأنماط على مادة مترسبة على شريحة السيليكون. بعد ذلك تُملأ هذه الأنماط بمواد أخرى لتشكيل الترانزستورات والوصلات التي تمنح الجهاز وظائف متنوعة (خصوصًا المعالجة وتخزين البيانات). وقد دفع السعي الدائم لتقليص حجم هذه الأنماط في القطاع بالشركات المصنعة للمعدات لاستكشاف تقنيات متزايدة الغرابة. وتستخدم أحدث آلات ASML أشعة فوق بنفسجية متطرفة كمصدر للضوء، وهو نوع من الأشعة غير موجود طبيعيًا على الأرض.

وقد أدت القيود المتأتية من استخدام القناع الضوئي بحجم 6 بوصات، والذي استُخدم لعقود، إلى كثير من الحلول الوسط والتنازلات التي أبطأت وتيرة تطوير مكونات الحواسيب المركزية في مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي. ونظرًا لعدم القدرة على تصنيع شرائح أكبر حجمًا، اتجهت الشركات نحو التكديس العمودي والتوصيلات البينية المعقدة، ما زاد من تعقيد عملية تصنيع ونشر الشرائح وتكاليفها.