لماذا تُعدّ تقنية الرقائق حاسمة في سباق الذكاء الاصطناعي بين أمريكا والصين؟

في أكبر استثمار أجنبي منفرد في تاريخ الولايات المتحدة، كشفت شركة تايوان لتصنيع أشباه الموصلات (TSMC) عن استثمار بقيمة 100 مليار دولار، ما لفت انتباه العالم وأثار قلق تايوان.

ستقوم TSMC، التي تُنتج أكثر من 90% من رقائق أشباه الموصلات المتقدمة في العالم، والتي تُشغّل كل شيء من الهواتف الذكية وتطبيقات الذكاء الاصطناعي إلى الأسلحة، ببناء منشأتين جديدتين للتغليف المتقدم في أريزونا، من بين منشآت أخرى.

إليك كل ما تحتاج لمعرفته حول تقنية التغليف المتقدمة، التي شهدت نموًا هائلاً في الطلب بالتزامن مع جنون الذكاء الاصطناعي العالمي، وما يعنيه ذلك للصراع بين الولايات المتحدة والصين على هيمنة الذكاء الاصطناعي.

في حين أعلن البلدان عن هدنة مؤقتة ألغيا بموجبها التعريفات الجمركية لمدة 90 يومًا، لا تزال العلاقة متوترة بسبب الخلاف المستمر حول قيود الرقائق التي تفرضها الولايات المتحدة وقضايا أخرى.

ما هو التغليف المتقدم؟

في الشهر الماضي، وخلال معرض كومبيوتكس، وهو معرض تجاري سنوي يُقام في العاصمة التايوانية، تايبيه، والذي سُلِّطت عليه الأضواء بفضل طفرة الذكاء الاصطناعي، صرّح جينسن هوانغ، الرئيس التنفيذي لشركة إنفيديا لتصنيع الرقائق، للصحفيين بأن "أهمية التغليف المتطور للذكاء الاصطناعي بالغة الأهمية"، مُعلنًا أن "أحدًا لم يُكثِف في استخدام التغليف المتطور أكثر مني".

يُشير مصطلح التغليف عمومًا إلى إحدى عمليات تصنيع رقائق أشباه الموصلات، أي تغليف رقاقة داخل غلاف واقٍ وتركيبها على اللوحة الأم المُدخلة في الجهاز الإلكتروني.

يُشير التغليف المتطور تحديدًا إلى التقنيات التي تُتيح وضع المزيد من الرقائق - مثل وحدات معالجة الرسومات أو وحدات المعالجة المركزية أو ذاكرة النطاق الترددي العالي - بالقرب من بعضها البعض، مما يُؤدي إلى أداء عام أفضل، ونقل أسرع للبيانات، واستهلاك أقل للطاقة.

فكّر في هذه الرقائق كأقسام مُختلفة داخل الشركة. كلما اقتربت هذه الأقسام من بعضها البعض، كان التنقل بينها وتبادل الأفكار أسهل وأقل وقتًا، وازدادت كفاءة العمل. قال دان نيستدت، نائب رئيس شركة الاستثمار الخاصة TrioOrientومقرها آسيا، لشبكة CNN: "نحاول تجميع الرقائق معًا قدر الإمكان، ونضع أيضًا حلولًا مختلفة لتسهيل عملية التوصيل بينها".

بطريقة ما، يُحافظ التغليف المتطور على قانون مور، وهو فكرة أن عدد الترانزستورات على الرقائق الدقيقة سيتضاعف كل عامين، مع تزايد تكلفة وصعوبة الاختراقات في عملية تصنيع الرقائق.

في حين أن هناك العديد من أنواع تقنيات التغليف المتقدمة، فإن CoWoS، اختصارًا لـ Chips-on-Wafer-on-Substrate والتي اخترعتها شركة TSMC، هي بلا شك أشهرها والتي سُلط عليها الضوء منذ ظهور شات جي بي تي من شركة أوبن آيه آي، والذي أشعل شرارة جنون الذكاء الاصطناعي.

حتى أنها أصبحت اسمًا مألوفًا في تايوان، مما دفع ليزا سو، الرئيسة التنفيذية لشركة Advanced Micro Devices (AMD)، إلى القول إن الجزيرة هي "المكان الوحيد الذي يمكنك فيه قول CoWoS وسيفهمه الجميع".

لماذا يُعد التغليف المتطور مهمًا جدًا؟ 

أصبح التغليف المتقدم أمرًا بالغ الأهمية في عالم التكنولوجيا، إذ يضمن تشغيل تطبيقات الذكاء الاصطناعي، التي تتطلب الكثير من العمليات الحسابية المعقدة، دون تأخير أو أعطال.

يُعد CoWoS أمرًا لا غنى عنه لإنتاج معالجات الذكاء الاصطناعي، مثل وحدات معالجة الرسومات التي تنتجها شركتي انفيديا وAMD والمستخدمة في خوادم الذكاء الاصطناعي أو مراكز البيانات.

وقال نيستدت: "يمكنكم تسميتها عملية تغليف انفيديا إن شئتم. فجميع شركات تصنيع رقائق الذكاء الاصطناعي تقريبًا تستخدم عملية CoWoS".

ولهذا السبب، ارتفع الطلب على تقنية CoWoS بشكل كبير. ونتيجة لذلك، تسعى شركة TSMC جاهدة لزيادة طاقتها الإنتاجية.

وفي زيارة إلى تايوان في يناير/كانون الثاني، صرّح هوانغ للصحفيين بأن طاقة التغليف المتقدمة المتاحة حاليًا "ربما أربعة أضعاف" ما كانت عليه قبل أقل من عامين.

وقال: "إن تقنية التغليف مهمة جدًا لمستقبل الحوسبة. نحن الآن بحاجة إلى تغليف متقدم ومعقد للغاية لجمع العديد من الرقائق معًا في رقاقة واحدة عملاقة".

ما الفائدة التي تعود على الولايات المتحدة من ذلك؟

إذا كان التصنيع المتقدم جزءًا من عملية تصنيع الرقائق، فإن التغليف المتقدم جزء آخر.

يقول المحللون إن وجود كلا العنصرين في أريزونا يعني أن الولايات المتحدة ستمتلك "محطة واحدة" لإنتاج الرقائق، ومكانة معززة لترسانتها من الذكاء الاصطناعي، مما يعود بالنفع على شركات أبل وانفيديا وايه ام دي وكوالكوم وبرودكوم، وهي من أبرز عملاء TSMC.

وقال إريك تشين، المحلل في شركة أبحاث السوق Digitimes Research، لشبكة CNN: "هذا يضمن امتلاك الولايات المتحدة لسلسلة توريد كاملة، من التصنيع المتقدم إلى التغليف المتقدم، مما سيعزز قدرتها التنافسية في مجال رقائق الذكاء الاصطناعي".

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

كما يقول نيستدت: "بدلاً من التركيز على جميع الجوانب، ستكون CoWoS موجودة في تايوان والولايات المتحدة أيضًا، وهذا يُشعرك بمزيد من الأمان".

كيف تم اختراع CoWoS؟

على الرغم من أن CoWoS حظيت بشهرتها مؤخرًا، إلا أنها موجودة بالفعل منذ 15 عامًا على الأقل.

كانت من بنات أفكار فريق من المهندسين بقيادة تشيانغ شانغ يي، الذي عمل لفترتين في شركة TSMC وتقاعد من الشركة كرئيس تنفيذي مشارك للعمليات.

اقترح تشيانغ لأول مرة تطوير هذه التقنية في عام 2009 في محاولة لتركيب المزيد من الترانزستورات في الرقائق وحل مشكلات الأداء.

ولكن عندما طُوّرت، لم تتبنَّها سوى شركات قليلة نظرًا لتكلفتها العالية.

وقال تشيانغ خلال مشروع التاريخ الشفوي عام 2022 سُجِّل لمتحف تاريخ الحاسوب في كاليفورنيا: "لم يكن لديّ سوى عميل واحد... أصبحتُ أضحوكة (في الشركة)، وكان عليّ ضغط كبير".

لكن طفرة الذكاء الاصطناعي غيّرت مفهوم CoWoS، وجعلته من أكثر التقنيات شيوعًا. قال تشيانغ: "فاقت النتيجة توقعاتنا".

في سلسلة توريد أشباه الموصلات العالمية، تُعرف الشركات المتخصصة في خدمات التغليف والاختبار بشركات تجميع واختبار أشباه الموصلات المُستعانة بمصادر خارجية (OSAT).

بالإضافة إلى شركة TSMC، تُعدّ شركة سامسونغ الكورية الجنوبية وشركة إنتل الأمريكية، بالإضافة إلى شركات OSAT، بما في ذلك مجموعة JCET الصينية، وشركة Amkor الأمريكية، ومجموعة ASE التايوانية، وشركة SPIL، من اللاعبين الرئيسيين في تقنيات التغليف المتقدمة.