يعد قرار شركة تصنيع أشباه الموصلات التايوانية بإحضار أحدث تقنياتها إلى أمريكا خطوة كبيرة إلى الأمام بالنسبة لسعي الرئيس الأمريكي جو بايدن لتحقيق الأمن في سلسلة التوريد التكنولوجية الحيوية – ولكنه لا يزال يترك واشنطن غير قادرة على إنتاج الرقائق الأكثر تعقيدًا في الولايات المتحدة بشكل كامل .
يجب على أكبر شركة لتصنيع الرقائق في العالم من حيث المبيعات أيضًا أن تحقق توازنًا معقدًا بينما تعمل على تكثيف وجودها في الولايات المتحدة، وإرضاء عملاء مثل Nvidia دون الإضرار بنموذج أعمالها المربح للغاية، والذي عزز تطوير صناعة أشباه الموصلات العالمية لأكثر من 30 عامًا. .
تعتبر استثمارات TSMC المخطط لها البالغة 65 مليار دولار في أريزونا جزءًا من سباق البناء في الولايات المتحدة الذي يشمل صانعي الرقائق العالميين الآخرين مثل سامسونج وإنتل، الذين يحصلون أيضًا على إعانات مالية كبيرة من واشنطن.
لكن إنتاج الرقائق لأغراض مثل الذكاء الاصطناعي لا يزال من المرجح أن يشمل مصانع في آسيا، وهو ما يعكس التعقيد الذي ينطوي عليه تغليف أنواع مختلفة من الرقائق معًا لتعزيز أدائها وكفاءتها.
“ليس من السهل حقًا نقل كل شيء إلى الشاطئ. وقال مايرون شيه، المحلل في شركة سيمي أناليسيس للاستشارات المتخصصة: “إن وجود مسبك المنطق (الرقائق) في الولايات المتحدة ومن ثم القليل من التغليف هناك ليس كافيا”.
تخطط شركة TSMC – التي تصنع الرقائق بموجب عقود في مصانع تصنيع معقدة للغاية وباهظة الثمن، أو fabs – لبدء تصنيع رقائق 2 نانومتر في الولايات المتحدة في عام 2028. ويعد هذا ترقية من الخطط السابقة للشركة. في ذلك الوقت، من المتوقع أن تكون تقنية 2 نانومتر هي الأحدث في الإنتاج الضخم في جميع أنحاء العالم، في حين كانت الشركة تعتزم في السابق أن تبدأ كل شركة مصنعة أمريكية جديدة في العمل بتكنولوجيا المعالجة بجيل واحد خلف تايوان.
كما التزمت TSMC أيضًا بتقديم مصنع ثالث يستخدم تقنية 2 نانومتر أو حتى تقنية أحدث بحلول عام 2030.
وتدفع واشنطن ثمناً باهظاً مقابل الترقية، حيث تبلغ المنح 6.6 مليار دولار أمريكي، وما يصل إلى 5 مليارات دولار أمريكي في شكل قروض لشركة TSMC. تأتي الأموال من قانون الرقائق والعلوم لعام 2022، والذي يهدف إلى تعزيز صناعة الرقائق المتقدمة في الولايات المتحدة. وقالت وزيرة التجارة جينا رايموندو إن الولايات المتحدة ستكون في طريقها لتصنيع نحو 20 في المائة من الرقائق الأكثر تقدما في العالم بحلول نهاية العقد.
ولكن في حين أن أموال واشنطن توفر بعض الحوافز، فإن الدافع الأكثر أهمية لشركة TSMC لتعزيز التزامها تجاه الولايات المتحدة هو جعل استراتيجيتها الأمريكية تتماشى مع احتياجات Nvidia وغيرها من البائعين لرقائق الذكاء الاصطناعي التي أصبحت المحرك الأقوى للسوق العالمية. الطلب على أشباه الموصلات.
في حين أن TSMC ستبدأ إنتاج حجم 2 نانومتر في تايوان العام المقبل، فإن خططها الأصلية كانت ستقدم شرائح 3 نانومتر أقل قوة فقط اعتبارًا من عام 2028 في الولايات المتحدة، مما يجعلها متأخرة بسنوات عن دورة شرائح الذكاء الاصطناعي، كما يقول المحللون.
ستسمح الخطة الجديدة لشركة Nvidia وبائعي رقائق الذكاء الاصطناعي الآخرين بنقل بعض طلباتهم من تايوان إلى أريزونا.
تخطط شركة AMD الأمريكية لصناعة الرقائق، وهي أحد أكبر منافسي Nvidia في سوق شرائح الذكاء الاصطناعي، لتكون واحدة من أوائل عملاء مصنع أريزونا بوحدات معالجة الرسومات المتطورة ووحدات المعالجة المركزية، وفقًا لشخص مطلع على الشركة.
لكن منح العملاء الحق في اختيار مكان تصنيع رقائقهم يخرج عن الممارسة الراسخة لشركة TSMC. ومن شأنه أن يقلل من مرونة الشركة في تخصيص القدرات، الأمر الذي ساعدها على توليد هوامش ربح إجمالية تزيد عن 50 في المائة.
قال أشخاص مطلعون على المناقشات بين TSMC وعملائها إن أي وصول إلى مصنع معين يجب أن يتم تحديده في اتفاقيات منفصلة مع العملاء الأفراد، ربما مقابل علاوة سعر أو وديعة مقدمة.
وقال مسؤولون تنفيذيون ومحللون في الصناعة إنه على الرغم من تعزيز الخيارات أمام صانعي شرائح الذكاء الاصطناعي، فإن الاستثمار المتزايد لشركة TSMC يترك فجوات في جلب تصنيع منتجات الرقائق بأكملها إلى الداخل.
قال Xie: “نعتقد أن Nvidia ستبدأ في اعتماد 2 نانومتر في عام 2026. لذلك مع الخطط الملموسة لـ 2 نانومتر اعتبارًا من عام 2028 في مصنع TSMC الثاني في أريزونا، سيظل ذلك متأخرًا”.
إن تحرك شركة TSMC بسرعة أكبر من شأنه أن يعطل إحدى مزاياها الرئيسية كشركة مصنعة للرقائق، وهي قدرتها على التفوق على المنافسين في تحقيق عوائد عالية لتكنولوجيا العمليات الجديدة، والحفاظ على الرقائق المعيبة عند الحد الأدنى. يعتبر مهندسو البحث والتطوير في تايوان، الذين يديرون بداية مرحلة الإنتاج، أمرًا حيويًا.
قال شخص مطلع على اعتبارات TSMC: “لا يعني ذلك أننا لا نريد جلب عملية (تقنية) جديدة إلى الولايات المتحدة حتى قبل ذلك”. “لكننا نحتاج إلى القرب من مركزنا العالمي للبحث والتطوير عندما نقوم بتكثيف عقدة جديدة. وهذا يعني أنه يتعين علينا التعمق في تايوان أولاً.
قد تتحمل شرائح الهاتف المحمول المصنوعة لشركة Apple، أكبر عملاء TSMC، التأثير الأكبر من الفجوة الناتجة بين السعة في الولايات المتحدة وتايوان. عادةً ما تقوم TSMC بتصنيع شرائح الهواتف الذكية أولاً باستخدام أحدث تقنيات المعالجة، وتقدم منتجات حوسبة عالية الأداء بعد عام أو عامين.
“لقد كانت شركة Apple دائمًا أول من يتبنى العقدة. لذلك، إذا كانت الشركات المصنعة في أريزونا متأخرة بعض الشيء، فربما لا يمكنها سوى تلبية احتياجات أبل من الموديلات القديمة.
علاوة على ذلك، لا تستطيع شركة TSMC في حد ذاتها ضمان تصنيع رقائق الذكاء الاصطناعي في الولايات المتحدة، كما ادعى وزير التجارة رايموندو.
ولتصنيع الأجهزة المعقدة، يجب تجميع ودمج مختلف مكونات المنطق والذاكرة المصنوعة في كوريا الجنوبية وتايوان، وهي عملية تُعرف باسم التغليف المتقدم.
في هذا الشهر، أعلنت شركة تصنيع شرائح الذاكرة الكورية الجنوبية إس كيه هاينكس أنها ستبني منشأة تعبئة متقدمة في ولاية إنديانا الأمريكية لإنتاج شرائح “ذاكرة ذات نطاق ترددي عالٍ” (HBM) – يتم تصنيعها عن طريق تكديس شرائح الذاكرة فوق قالب قاعدة منطقية. تم تصنيعه بواسطة TSMC – لاستخدامه في أقوى وحدات معالجة الرسومات من Nvidia.
لكن رقائق الذاكرة نفسها، المعروفة باسم درام، سوف يستمر إنتاجها في منشآت شركة إس كيه هاينكس في كوريا الجنوبية. قال سي دبليو تشونج، المحلل في بنك نومورا: “تقوم شركتا سامسونج وإس كيه هاينكس بأقل قدر ممكن من الاستثمار في الولايات المتحدة، وعندها فقط بسبب الضغوط الجيوسياسية، لذلك من غير المرجح أن تقوما ببناء مصانع منفصلة في الولايات المتحدة لرقائق الذاكرة المتقدمة”.
سيتم فتح مصدر بديل عندما تبدأ شركة Micron الأمريكية الرائدة في صناعة شرائح الذاكرة في أيداهو الإنتاج في عام 2027. قال أحد خبراء الصناعة: “يمكن لشركة Nvidia إخراج مكونات Dram من هناك إذا كانت تريد حقًا جلب السلسلة بأكملها إلى الشاطئ”. الذي رفض الكشف عن اسمه.
ومع ذلك، ستظل هناك حاجة إلى موقع بري لإجراء عملية تعبئة متقدمة مختلفة يتم فيها تثبيت HBM على وحدة GPU، والتي يتم تصنيعها بواسطة TSMC. لم تُظهِر شركة تصنيع الرقائق التايوانية المتعاقد عليها أي رغبة في بناء منشأة تعبئة متقدمة في الولايات المتحدة، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن قدرتها في أريزونا صغيرة جدًا بحيث لا تجعل مثل هذا المصنع قابلاً للحياة.
وقال مسؤول كبير في الإدارة الأمريكية إن شركة Amkor، وهي شركة متخصصة في تجميع واختبار أشباه الموصلات ومقرها الولايات المتحدة، يمكن أن تساعد في سد الفجوة: حيث يأتي موقعها في الولايات المتحدة على الإنترنت بعد عام من موقع TSMC. لكنها تفتقر إلى القدرة على صنع مكون تغليف رئيسي يستخدم لتوصيل أجزاء المنطق والذاكرة.
من المقرر أن تقدم شركة Samsung Electronics، المنافسة الكورية لشركة TSMC، والتي تصنع رقائق المنطق والذاكرة، بديلاً من خلال بناء منشأة حزمة متقدمة كجزء من استثمارات جديدة تزيد قيمتها عن 20 مليار دولار في تكساس من المقرر الإعلان عنها الأسبوع المقبل.
وقال شخص مطلع على الخطط إن المنشأة ستقدم ما يعادل سامسونج لتقنية التغليف المتقدمة التي تستخدمها TSMC لإنتاج شرائح الذكاء الاصطناعي من Nvidia. ورفضت سامسونج التعليق على الاستثمار المخطط له، والذي نشرته صحيفة وول ستريت جورنال لأول مرة.
ومع ذلك، يشك المحللون في أن يكون هذا كافيًا لإقناع عملاء TSMC بالقفز من السفينة.
“تقوم شركة Samsung بتصنيع كل الذاكرة في كوريا، لذا فإن شحن الذاكرة إلى الولايات المتحدة لتغليف HBM قد لا يكون مثاليًا. وقال شيه: “لكن سيكون من المنطقي أن يقوموا أيضًا بتنفيذ المرحلة الثانية من التعبئة والتغليف في الولايات المتحدة”.
لكن شيه قال إن سامسونج كانت متأخرة في تكنولوجيا HBM. وقال: “يفضل العملاء البحث عن الأفضل في فئتهم بدلاً من الحصول على منشأة متكاملة”.
