شرکت‌های تولیدکننده تراشه روی ایالات متحده شرط‌بندی بزرگی کرده‌اند

صنعت جهانی نیمه‌رساناها (Semiconductor Industry) در چند سال اخیر تغییرات چشمگیری را تجربه کرده است که بیشتر به‌خاطر اختلالات ناشی از همه‌گیری، تغییرات در رفتار مصرف‌کنندگان و افزایش تنش‌های ژئوپلیتیکی بوده است. باتوجه‌به اینکه جهان به فناوری‌های پیشرفته وابستگی فزاینده‌ای پیدا کرده است، تضمین تأمین پایدار تراشه‌ها به یک اولویت کلیدی تبدیل شده است.

چند سال پیش، با شروع همه‌گیری کووید-۱۹ (COVID-19)، صنعت جهانی نیمه‌رساناها دچار آشفتگی شد. برخلاف اختلالات اقتصادی گذشته، این بحران به طور هم‌زمان بر عرضه و تقاضا تأثیر گذاشت. تعطیلی کارخانه‌ها در مراکز کلیدی مانند کارخانه‌های چینی منجر به هرج‌ومرج در میان تولیدکنندگان تراشه شد.

این بحران، خطرات وابستگی بیش از حد به زنجیره‌های تأمین متمرکز جغرافیایی را برجسته کرد و شرکت‌ها را به تنوع‌بخشی و محلی‌سازی تولید سوق داد. به طور قابل‌توجهی، ایالات متحده با بهره‌گیری از مشوق‌های دولتی و سرمایه‌گذاری‌های خصوصی، به‌عنوان یک بازیگر کلیدی در تغییر چشم‌انداز جهانی نیمه‌رساناها ظاهر شد.

بازگشت تراشه‌سازی به آمریکا

با درک این موضوع که زنجیره تأمین نیمه‌رساناها یکی از مسائل حیاتی برای صنعت امروز است، دولت ایالات متحده در سال ۲۰۲۲ مشوق‌های مالی قابل‌توجهی برای تشویق تولید داخلی این قطعات معرفی کرد. هدف این اقدامات کاهش هزینه‌ها، ایجاد مشاغل محلی، تقویت زنجیره تأمین در داخل کشور و مقابله با پیشرفت‌های چین  در تولید تراشه بود.

قانون تراشه‌ها و علم (CHIPS and Science Act) که در سال ۲۰۲۲ به تصویب رسید، ۵۲.۷ میلیارد دلار برای تقویت تحقیقات، تولید و توسعه نیروی کار در حوزه نیمه‌رساناها در آمریکا اختصاص داد.

آمریکا مخترع نیمه‌رساناها (Semiconductors) است، اما زمانی که بایدن روی کار آمد، ایالات متحده تنها ۱۰ درصد از سهم عرضه جهانی تراشه‌ها را در اختیار داشت. به لطف قانون تراشه‌ها و علم، صدها میلیارد دلار سرمایه‌گذاری بخش خصوصی به جریان افتاده و اکنون تولید نیمه‌رساناها در آمریکا دوباره جان می‌گیرد.

این قانون همچنین ۱.۵ میلیارد دلار برای پیشرفت فناوری‌های بی‌سیم، حمایت از حوزه‌های نوظهوری مانند هوش مصنوعی (AI) و زیست‌فناوری (Biotech) از طریق ابتکارات جدید بنیاد ملی علوم (National Science Foundation – NSF) و تأمین مالی مراکز نوآوری منطقه‌ای به منظور تقویت اقتصادهای محلی اختصاص داد.

پس از تصویب این قانون، شرکت‌ها نزدیک به ۵۰ میلیارد دلار سرمایه‌گذاری اضافی در تولید نیمه‌رساناهای آمریکا انجام دادند که شامل سرمایه‌گذاری ۴۰ میلیارد دلاری مایکرون (Micron) در تولید تراشه‌های حافظه (Memory Chips) و سرمایه‌گذاری ۴.۲ میلیارد دلاری از طریق شراکت بین کوالکام (Qualcomm) و گلوبال‌فاندریز (GlobalFoundries) بود.

در آوریل سال گذشته، ایالات متحده یارانه‌ای به ارزش ۶.۶ میلیارد دلار برای کارخانه تولیدی شرکت تولید نیمه‌رسانای تایوان (TSMC) در فینیکس، آریزونا تصویب کرد. همچنین بودجه قانون تراشه‌ها باعث شد تقریباً تمامی تولیدکنندگان بزرگ تراشه، تأسیساتی در آمریکا ایجاد کنند. «این بدان معناست که ایالات متحده تنها کشوری در جهان خواهد بود که تأسیسات تمام تولیدکنندگان برتر نیمه‌رسانا را در خود جای داده است.»

علاوه بر این، به‌عنوان بخشی از قانون تراشه‌ها و علم، به سامسونگ الکترونیکس (Samsung Electronics) تا سقف ۶.۴ میلیارد دلار از سوی دولت آمریکا برای ساخت مجتمع جدید خود در تیلور (Taylor) اختصاص داده شد.

چرا آمریکا را ترجیح می‌دهند؟

عوامل متعددی باعث شده‌اند که ایالات متحده به مرکزی جذاب برای تولید نیمه‌رساناها تبدیل شود. این کشور، در مقایسه با مناطقی که دچار تنش‌های ژئوپلیتیکی هستند، محیطی امن‌تر برای تأمین پایدار و قابل‌اعتماد این اجزای حیاتی را فراهم می‌کند.

چندین شرکت تولیدکننده تراشه‌های هوش مصنوعی (AI Chips)، از جمله TSMC و سامسونگ، تمرکز خود را به ساخت تأسیسات تولیدی در آمریکا معطوف کرده‌اند. تأسیسات TSMC در آریزونا (Arizona) به بهره‌وری ۴ درصد بهتر از سایت‌های تولید این غول نیمه‌رسانا در تایوان دست‌یافته است.

به طور قابل‌توجهی، ایالت‌هایی مانند آریزونا و تگزاس  شرایط آب‌وهوایی ایده‌آلی برای تأسیسات تولید تراشه فراهم می‌کنند. همچنین دسترسی به مؤسسات تحقیقاتی پیشرفته، نیروی کار ماهر و زیرساخت قوی، از تولیدات پیشرفته فناوری پشتیبانی می‌کند.

مکان‌یابی تأسیسات تولیدی نزدیک به مشتریان اصلی، می‌تواند همکاری بهتر و کاهش پیچیدگی‌های لجستیکی را ممکن می‌سازد. به‌عنوان‌مثال، انتظار می‌رود که کارخانه TSMC در آریزونا به مشتریانی مانند انویدیا (NVIDIA)، اپل (Apple) و ای‌ام‌دی (AMD) خدمات‌رسانی کند و کارایی عملیاتی را افزایش دهد.

مشارکت در انقلاب هوش مصنوعی

در دوران همه‌گیری کووید-۱۹، تقاضا برای نیمه‌رساناهای مورد استفاده در خودروها، تلفن‌ها و گجت‌ها به طور چشمگیری کاهش یافت، زیرا مردم بودجه‌های خود را محدود کردند. در عین حال، تراشه‌های مورد نیاز برای رایانش ابری (Cloud Computing) و تجهیزات اینترنت خانگی به دلیل افزایش کار از راه دور و فعالیت‌های آنلاین، با جهش در تقاضا مواجه شدند.

انقلاب هوش مصنوعی (AI) موج جدیدی از تقاضا برای نیمه‌رساناهای پیشرفته را به همراه داشته است. در قلب هوش مصنوعی، پردازنده‌هایی مانند GPU، CPU و شتاب‌دهنده‌ها (Accelerators) از شرکت‌های انویدیا (NVIDIA)، ای‌ام‌دی (AMD) و اینتل (Intel) قرار دارند که مدل‌هایی مانند هوش مصنوعی مولد (Generative AI) را تأمین نیرو می‌کنند.

مراکز داده که توسط شرکت‌هایی مانند دل و اچ‌پی‌ای متحول شده‌اند، زیرساختی را برای مقیاس‌پذیری هوش مصنوعی فراهم می‌کنند. در همین حال، در حالی که نوآورانی مانند ای‌اس‌ام‌ال (ASML) و تی‌اس‌ام‌سی (TSMC) تراشه‌هایی کوچک‌تر، سریع‌تر و کارآمدتر تولید می‌کنند، طراحی‌های سفارشی کوالکام (Qualcomm) و آرم (ARM) هوش مصنوعی را در دستگاه‌ها و صنایع گسترش می‌دهند.

تولید تراشه با حضور شرکت‌های نوآوری همچون ASML و TSMC در حال درخشش است. این شرکت‌ها تراشه‌هایی کوچک‌تر، سریع‌تر و کارآمدتر می‌سازند. در همین حال، طراحی‌های سفارشی Qualcomm و ARM به گسترش کاربردهای هوش مصنوعی در دستگاه‌ها و صنایع مختلف کمک کرده‌اند. از سوی دیگر، Micron و Western Digital راهکارهای پیشرفته‌ای برای ذخیره‌سازی داده ارائه می‌دهند و ابزارهای طراحی پیشرفته از سایناپسیس (Synopsys) و کیدنس (Cadence) به تسریع فرایند نوآوری کمک می‌کنند.

این پیشرفت‌ها باعث شده‌اند که هوش مصنوعی از مرحله تئوری به کاربردهای عملی در دنیای واقعی منتقل شود. مایکل هرلستون، مدیرعامل Synaptics Inc، اخیراً اعلام کرده که با کوچک‌تر کردن مدل‌های هوش مصنوعی و بهینه‌سازی نرم‌افزار برای استفاده بهینه از حافظه، طراحی تراشه‌ها را کارآمدتر و اقتصادی‌تر کرده‌اند.

نوآوری برای آینده‌ای هوشمند

بر اساس گزارش‌ها، واحد جدید تولید تراشه در آریزونا (Arizona) که تراشه‌های ۳ نانومتری و ۴ نانومتری تولید می‌کند، قرار است تراشه‌های Apple A16 را در خاک آمریکا تولید کند. همچنین، AMD قصد دارد تراشه‌های هوش مصنوعی با کارایی بالا (HPC) خود را در همین تأسیسات آریزونا بسازد.

چین  نیز به‌سرعت فاصله خود را با ایالات متحده در زمینه قابلیت‌های هوش مصنوعی کاهش داده است. گزارش‌های اخیر نشان می‌دهند که این فاصله اکنون تنها شش تا نه ماه است. کای-فو لی (Kai-Fu Lee)، مدیرعامل 01.AI، پیش‌تر گفته بود: «ما شش یا هفت سال عقب‌تر بودیم، اما اکنون به نظر می‌رسد که چین از ایالات متحده پیشی گرفته است.»

هرچند مشوق‌های دولتی توانستند غول‌های فناوری را به سرمایه‌گذاری در تولید تراشه در آمریکا ترغیب کنند، اما این حمایت‌ها ممکن است پیچیدگی‌هایی برای زنجیره‌های تأمین آن‌ها ایجاد کرده باشد. با افزایش قوانین مربوط به صادرات تراشه‌های هوش مصنوعی به چین، واشنگتن قصد دارد ارسال نیمه‌رساناها به برخی کشورها را که متهم به تأمین نیازهای پکن هستند را محدود کند تا راه‌های دسترسی پنهانی چین مسدود شود.