في أواخر عام 2020، كانت شركة هواوي تناضل من أجل البقاء كشركة مصنعة للهواتف المحمولة. قبل بضعة أشهر، فرضت إدارة ترامب عقوبات صارمة على الشركة الصينية، مما أدى إلى عزلها عن سلاسل التوريد العالمية لأشباه الموصلات.
منعت العقوبات أي شخص دون تصريح من صنع الرقائق التي صممتها هواوي، وكانت الشركة تكافح من أجل شراء رقائق جديدة لإطلاق هواتف أكثر تقدمًا.
رداً على ذلك، قررت شركة هواوي المراهنة على أعمالها في مجال الرقائق والهواتف المحمولة التي تبلغ قيمتها 67 مليار دولار على صفقة صعبة مع الشركة الدولية لتصنيع أشباه الموصلات، وهي شركة مسبك مدعومة من الدولة ومعروفة بطموحها للحاق بركب شركات تصنيع الرقائق العالمية الرائدة.
كانت شركة SMIC تعلن أنها وجدت طريقة لإنتاج شرائح أكثر تقدمًا باستخدام معدات قديمة. وسوف يستغرق الأمر وقتًا أطول من المورد السابق لشركة هواوي، شركة تصنيع أشباه الموصلات التايوانية، وسيكلف أكثر، وقد لا ينجح. لكنها كانت فرصة. اتصلت شركة Huawei بشركة SMIC لإنشاء هاتف ذكي جديد “نظام على شريحة”، يحمل الاسم الرمزي Charlotte.
وكانت الاحتمالات مكدسة ضد الشركتين. وفي ديسمبر 2020، انضمت SMIC إلى شركة Huawei في قائمة العقوبات الأمريكية – مما يعني أن أي شركة ترغب في بيع التكنولوجيا إلى SMIC ستتطلب إذنًا من واشنطن.
لبناء شارلوت، سيتعين على SMIC أن تتعامل مع عملية متقدمة لم تكن على دراية بها وقيود جديدة على الحصول على المعدات المعقدة وإدارتها. وقد شبهه أحد المسؤولين التنفيذيين في شركة رقائق قريبة من SMIC بـ “قياس فيل في الظلام”.
ومع ذلك، بعد ما يقرب من ثلاث سنوات، في أغسطس 2023، تم الكشف بهدوء عن جهاز جديد من هواوي للجمهور: هاتف سلسلة Mate 60، المدعوم من شارلوت – المعروف الآن بشريحة Kirin 9000S.
على الرغم من العوائق، قدم معالج Kirin 9000S أداءً مشابهًا لشرائح Qualcomm التي يبلغ عمرها عامًا أو عامين، وفقًا لفرق الاختبار المختلفة.
وفي الولايات المتحدة، ساد الارتباك حول كيفية تغلب شركة هواوي على العقوبات لإنتاج الرقائق. وقال جيك سوليفان، مستشار الأمن القومي الأمريكي، إن أمريكا بحاجة للحصول على “مزيد من المعلومات” حول معالج Kirin 9000S.
وكتب جريجوري ألين، مدير مركز وادواني للذكاء الاصطناعي والتقنيات المتقدمة، في تقرير متعمق حول هاتف هواوي الجديد: “ربما تكون الحقيقة الأكثر إثارة للدهشة بشأن اختراق هواوي هي أن العديد من قادة الحكومة الأمريكية كانوا متفاجئين بشكل واضح”.
ولم تقدم شركة Huawei ولا SMIC أي تلميح حول كيفية إنجاز هذا العمل الفذ. لكن المقابلات التي أجريت مع العشرات من المطلعين على الصناعة والخبراء تقدم أقرب نظرة حتى الآن على كيفية إنفاق الشركات لموارد هائلة على المشروع، بدعم من الدولة الصينية، للحفاظ على حصتها في السوق – وفتحت الآن الباب أمام التقدم في مجال التكنولوجيا المتطورة. إنتاج شرائح الذكاء الاصطناعي.
إن قدرتها على الحفاظ على هذا الزخم سوف تحدد ما إذا كانت الصين قادرة على الحفاظ على صناعة أشباه الموصلات وتحقيق التفوق التكنولوجي العالمي وسط التحديات الجيوسياسية المستمرة. هل يعتبر معالج Kirin 9000S دليلاً على أن البلاد لا تزال قادرة على المنافسة ضد منافسيها، على الرغم من العقوبات؟ أم أن الشركات ببساطة التقطت البرق في زجاجة؟
طلبت معظم المصادر التي تحدثت إلى “فاينانشيال تايمز” عدم الكشف عن هويتها بسبب حساسية صناعة أشباه الموصلات.
آلات أقل كفاءة
واحدة من أكثر المعايير المعترف بها على نطاق واسع في تصنيع الرقائق هي 7 نانومتر. على الرغم من أنها إشارة ظاهرية إلى حجم عقدة العملية، إلا أنها اختصار صناعي للتكنولوجيا المتطورة لإنتاج الرقائق عالية الأداء التي تشغل الهواتف الذكية ومراكز البيانات.
تم إنتاج كل من A12 الموجود في قلب هاتف iPhone XS من Apple وDojo D1 الذي يشغل القيادة شبه المستقلة لشركة Tesla باستخدام عملية TSMC التي تبلغ 7 نانومتر.
قدمت SMIC نسختين من عملية 7 نانومتر، N+1 وN+2 المطورة. وفقًا للعديد من الأشخاص المطلعين على الوضع، يتم إنتاج شريحة Kirin 9000S بمعدل N+2.
ولكن في حين أن أمثال TSMC وSamsung استخدمت معدات الطباعة الحجرية فوق البنفسجية القصوى (EUV) لبناء هذه الرقائق، فإن SMIC استخدمت آلات الأشعة فوق البنفسجية العميقة (DUV) الأقل كفاءة، كما يقول خبراء الصناعة والمحللون.
يقول أحد خبراء أشباه الموصلات المطلعين على مسار تطوير تكنولوجيا SMIC: “في البداية، كان ذلك بسبب حدود الميزانية”. “إن تقنية EUV باهظة الثمن للغاية، وعملية SMIC المتقدمة تتخلف عن TSMC بأجيال، مما تركها بدون العديد من العملاء والإيرادات.”
تُعد الطباعة الحجرية، التي يتم من خلالها نحت الدوائر الكهربائية على شكل رقائق السيليكون، أمرًا أساسيًا في تصنيع الرقائق. توفر آلات الطباعة الحجرية الأكثر تقدمًا دقة أعلى، مما يعني خطوطًا أرق ومزيدًا من التفاصيل، مما يسمح للرقائق بأن تكون أصغر.
يمكن لكلا الجهازين تحقيق عمليات بدقة 7 نانومتر، لكن الأشعة فوق البنفسجية أكثر كفاءة ودقة، مما يؤدي إلى نفايات أقل.
استخدمت SMIC أجهزة DUV لتكرار خطوات صناعة الرقائق التي قام بها الآخرون باستخدام وحدات EUV، من أجل تعزيز كثافة الترانزستور. لكن هذا كان له تأثير ضار على معدل العائد، الذي يقيس نسبة الرقائق العاملة مقابل الرقائق المعيبة على كل رقاقة.
وفقًا لشركة ASML، الشركة الهولندية المصنعة لآلات الطباعة الحجرية، يستغرق الأمر 34 خطوة طباعة حجرية لتحقيق 7 نانومتر على آلات DUV، مقارنة بتسع خطوات فقط مع EUV. تؤدي خطوات الإنتاج الإضافية إلى ارتفاع تكاليف الإنتاج وانخفاض الإنتاجية.
ومع كل خطوة إضافية، سيتم التخلص من المزيد من الرقائق، وترتفع تكاليف المعدات، كما يقول برادي وانج، محلل أشباه الموصلات في شركة كاونتربوينت. يتم أيضًا استهلاك المزيد من المكونات والمواد. لكن ما بدأ كوسيلة للميزانية أصبح ضرورة بعد أن تم حظر معدات الأشعة فوق البنفسجية التي طلبتها شركة SMIC من ASML في عام 2019، وفقًا لثلاثة أشخاص مطلعين على الوضع.
وتخضع آلة الطباعة الحجرية المتقدمة لاتفاقية فاسينار، وهي اتفاقية متعددة الأطراف لمراقبة الصادرات شكلتها أكثر من 40 دولة لتقييد بيع المنتجات التي يمكن أن يكون لها غرض عسكري مزدوج.
تمكنت SMIC من تجميع المعدات من المصانع الحالية وتلك التي تم استلامها قبل عقوبات واشنطن للحفاظ على استمرار خط الإنتاج بدقة 7 نانومتر، كما يقول مصدران قريبان من موردي SMIC.
ولكن هذا لا يزال يتركها دون الدعم الإضافي الذي توفره ASML عادةً لعملاء الأجهزة شديدة التعقيد. يقول أحد المسؤولين التنفيذيين في شركة الرقائق القريبة من شركة SMIC: “الظروف قاسية”. “في الأساس، لا توجد تحديثات للبرامج ولا يوجد مهندسون في مصانع المعدات للقيام بخدمات الصيانة.”
ويقر المطلعون على الصناعة المقربون من SMIC بأنه من الممكن أن يتم الحصول على بعض المعدات بشكل ينتهك ضوابط التصدير. ويجري بالفعل التحقيق مع شركة Applied Materials الأمريكية المصنعة لمعدات أشباه الموصلات بشأن الانتهاكات المحتملة لقيود التصدير، وفقًا لرويترز.
وقالت شركة أبلايد ماتيريالز في بيان لوسائل الإعلام إنها “تتعاون مع الحكومة وتظل ملتزمة بالامتثال والقوانين العالمية، بما في ذلك ضوابط التصدير ولوائح التجارة”. لم تستجب AMAT لطلب التعليق.
بأي ثمن
عادةً ما يتعاون صانعو الرقائق مع شركات تصميم الرقائق لاختبار المعدات وعمليات التصنيع في منشأة جديدة. لذلك، على سبيل المثال، ستتعاون TSMC مع شركة Apple في الرقائق المنتجة على خط المعالجة 3 نانومتر الخاص بها.
بالنسبة لخطوط إنتاج SMIC التي تمت ترقيتها بدقة 7 نانومتر، كانت شركة Huawei بمثابة خنزير غينيا. لكن الشركة المصنعة للهواتف جلبت الإيرادات والتحقق من صحة SMIC ولعبت دورًا حاسمًا في إعادة تعريف عدة جوانب من خط الإنتاج، وفقًا لثلاثة من المطلعين على مرافق SMIC. ويقول أحدهم: “يمكن رؤية مهندسي هواوي في كل مكان في مصنع SMIC في شنغهاي”.
وقد تواصلت SMIC أيضًا للحصول على المساعدة خارج البلاد. يُمنع الأمريكيون من العمل لدى شركات تصنيع الرقائق المتقدمة الصينية، بسبب ضوابط التصدير، ولكن وفقًا لاثنين من مهندسي الرقائق المطلعين على SMIC، فقد وظفت أيضًا خبراء من تايوان واليابان وكوريا الجنوبية وألمانيا في محاولة لتحسين الإنتاجية.
يقول أحد المهندسين: “يجلب هؤلاء الخبراء الأجانب المعرفة التقنية بشأن العمليات المتقدمة التي اكتسبوها من المسابك الأخرى”.
يقول المهندس الثاني: “إن عملية 7 نانومتر تحتاج إلى آلاف الخطوات للتحسين”. “حتى في الساعات الأولى من الصباح، كان عليّ الرد على الهاتف في المصنع لأن الأمر قد يتعلق بتحسين واحد أو اثنين من التحسينات المهمة.”
وفقًا لمصدر مطلع على فريق تصميم الرقائق في Huawei، عندما تلقت SMIC طلب Kirin 9000S، لم يكن لديها فريق قادر على مساعدة مهندسي تصميم الرقائق على تكييف تصميماتهم مع مواصفات العملية الخاصة بالمسابك المختلفة. كان على هواوي أن تتكيف من تلقاء نفسها.
لا تزال عائدات إنتاج معالج Kirin 9000S محاطة بالغموض، حيث لم تصدر شركة Huawei أو SMIC أي تصريحات عامة حول هذا الموضوع. يقول أحد الأشخاص المقربين من إنتاج معالج Kirin 9000S في الأيام الأولى إن معالج Kirin 9000S حقق عوائد تزيد عن 30 بالمائة خلال مرحلة الإنتاج الحجمي المحفوفة بالمخاطر، وهي الخطوة التي تسبق الإنتاج الضخم.
يصف هذا الشخص ذلك بأنه “رقم إيجابي في ظل ظروف صعبة” لكنه يشير إلى أنه “يمثل زيادة في التكلفة مرتين على الأقل مقارنة بخط إنتاج يبلغ عائده 90 بالمائة، وهو المعيار المثالي لتصنيع رقائق الهاتف المحمول”.
ويعتقد خبراء الصناعة أن التمويل الحكومي الصيني يعوض تكاليف إنتاج الرقائق المفرطة. تلقت شركة هواوي 6.55 مليار رنمينبي (948 مليون دولار) من الحكومة الصينية في عام 2022، أي أكثر من ضعف المبلغ في العام السابق، وفقًا للتقرير السنوي للشركة. وقد تلقت شركة SMIC مبلغ 6.88 مليار رنمينبي من الإعانات الحكومية على مدى السنوات الثلاث الماضية، مع دعم إضافي من صندوق استثمار صناعة الدوائر المتكاملة الصيني باعتباره مساهمًا رئيسيًا.
