عصر القوة الحاسوبية الكبيرة للذكاء الاصطناعي: تتصارع القوى المختلفة، وصناعة الرقائق المحلية تتسارع لتحقيق اختراقات متعددة

《证券时报》记者 王一鸣

تُعدّ حوسبة الذكاء الاصطناعي (AI) نقطة الانطلاق لإعادة تشكيل صناعة الرقائق.

وخلال السنوات الأخيرة، ومع تباطؤ قانون مور، وصعوبة تلبية أداء الرقاقة الواحدة للطلب المتفجر على الحوسبة، طوّر قطاع الصناعة العالمي مسارين للخروج من المأزق: التعبئة المتقدمة والتكامل على مستوى “عقدة فائقة” (Super Node) عبر تكامل أنظمة. وفي ظل هذا السياق، تعمل جميع حلقات سلسلة صناعة الرقائق المحلية—بما في ذلك EDA (أتمتة تصميم الإلكترونيات)، والتعبئة المتقدمة، ومعدات أشباه الموصلات، وتقنيات الربط عالي السرعة—على تسريع تخطيطها ودخولها مجال حوسبة AI.

وعند الحديث عن اتجاهات الصناعة المحلية، قال وانغ شياو لونغ، مدير قطاع المؤسسات في شركة MIMI ريسيرش (芯谋研究)، لمراسل 《证券时报》، إنه مع دفع استراتيجية الاستقلالية والتحكم الذاتي في صناعة أشباه الموصلات في الصين إلى الأمام بشكل أعمق، ورغم أن عمليات التصنيع تظل مقيدة إلى حد ما، فإن سلسلة الصناعة المحلية ما زالت تستطيع الخروج من مسار تطور لأشباه الموصلات ذي خصائص صينية عبر “عملية تصنيع مناسبة + تعبئة متقدمة + تحسين النظام والبيئة”. ويُتوقع أن يحدّ ذلك من أوجه الضعف الهيكلية والمخاطر النظامية التي تواجهها الصين في المنافسة على جولة جديدة من صناعات AI والحوسبة المتقدمة.

تحول المنافسة في EDA إلى التكامل على مستوى النظام

باعتبارها القمة في سلسلة صناعة الرقائق، يشعر العاملون في مجال EDA بعمق باتجاه إعادة تشكيل تصميم الرقائق عبر AI.

قال “من تعدد شرائح الرقائق الصغيرة إلى العقدة الفائقة، أصبحت التعقيدات على مستوى النظام غير مسبوقة. وفي مجال العتاد الخاص بالذكاء الاصطناعي، لم يعد ما يواجهه العملاء هو تحدي تصميم رقاقة واحدة فحسب، بل المخاطر النظامية التي يجلبها Chiplet مع التغليف المتقدم، والتكامل غير المتجانس، والتخزين عالي السعة وعالي النطاق الترددي، والربط فائق السرعة، وشبكات الطاقة الفعالة، وبنية مراكز بيانات AI. ويتضمن ذلك مشكلات مثل: ارتفاع حرارة الجهاز بالكامل بسبب عدم كفاية الاعتبارات المتعلقة بالتبريد، وانقطاع/انصهار الوصلات عند مواضع التغليف تحت الأحمال العالية بسبب عيوب في تصميم شبكة الطاقة، وعدم وجود منظور لإدارة الإشارة على مستوى النظام ما يؤدي إلى عدم إمكانية إضاءة رقائق التمرير (تايم-شيت) التي كلفت عشرات الملايين من الدولارات بعد التجميع. .” ذكر لينغ فنغ، مؤسس شركة Xinhe Semiconductor ورئيس مجلس الإدارة، ذلك في مؤتمر إطلاق قبل أيام.

وأشار لينغ فنغ إلى أنه لحل المشكلات المذكورة أعلاه، يجب على مزودي EDA أن يرسّخوا مفهوم “التكامل والتعاون على مستوى النظام (STCO)”، وتحقيق التصميم التعاوني في مجالات الحوسبة والشبكة وتزويد الطاقة والتبريد وبنية النظام.

تحقق شركات EDA الثلاث الكبرى عالميًا من اتجاهات الصناعة عبر عمليات استحواذ بمبالغ ضخمة. في عام 2025، استحوذت شركة Synopsys بقيمة 35 مليار دولار على شركة Ansys، أكبر شركة في العالم لتطوير EDA للمحاكاة، لتعزيز قدرات المحاكاة متعددة المجالات الفيزيائية، وتقوية قدرات التحليل الشامل من الرقاقة إلى النظام عبر سلسلة كاملة.

كما تقوم شركات شرائح AI المحلية بنشاط بتخطيط واستثمار في مستوى البيئة (النظام البيئي). في الآونة الأخيرة، قدم صنغ قوه ليانغ، كبير نائب رئيس شركة Muxi Shares ورئيس المنتجات (首席产品官)، في منتدى SEMICON عرضًا حول أن Muxi تبني مصفوفة منتجات GPU كاملة ضمن بنية موحدة يتم تطويرها ذاتيًا، تغطي سيناريوهات تدريب AI والاستدلال، ورندر الرسوميات، والذكاء العلمي، وغيرها، مع حزمة برامج ذاتية التطوير متوافقة بالكامل مع البيئة السائدة، وتعمل أيضًا على دفع بناء بيئة مفتوحة المصدر.

وبحسب وانغ شياو لونغ، فإن بيئة برمجية جيدة تعد أمرًا بالغ الأهمية لرفع كفاءة استغلال العتاد، ما يسرّع تقدم شرائح AI المحلية من “الاستخدام البديل القابل للتطبيق” إلى “الاستخدام المستقل والمريح”. فعلى سبيل المثال، خلف انتشار النماذج اللغوية الكبيرة المحلية مثل DeepSeek وQianwen، يوجد تحسن كبير في كفاءة استخدام شرائح AI المحلية.

تقنية الربط الهجين (Hybrid Bonding) تعزز التكنولوجيا الأساسية لرفع القدرة الحوسبية

على مستوى العتاد، وفي عصر الحوسبة ذات القدرة الكبيرة، عندما تواجه الرقاقة الواحدة ثلاثة أعناق زجاجة: استهلاك الطاقة والمساحة ومعدل العائد (اليويلد)، تصبح التعبئة المتقدمة حاملة جديدة لـ “قانون مور”. فعلى سبيل المثال، في CoWoS لدى TSMC، تتضمن كل جيل من الأجيال تكاملًا أكبر لوحدات GPU، وذاكرة HBM (الذاكرة عالية النطاق الترددي) أكبر، وروابط/ترابطات أقوى. وحتى الآن، وبما في ذلك عمالقة شرائح AI مثل NVIDIA وAMD، تمكنوا جميعًا من تحقيق قفزات على مستوى القدرات الحوسبية لشرائح AI عبر تقنيات التعبئة المتقدمة.

وخلال منتدى SEMICON هذا العام، تحدث غوه شياو تشاو، مدير التسويق في قسم الأعمال بالوكالة التصنيعية (foundry) لدى شركة Wuhan Xinxin Integrated Circuit Co., Ltd. (武汉新芯集成电路股份有限公司)، عن أحدث اتجاهات الصناعة. وأشار إلى أن سوق التعبئة المتقدمة، وخاصة في مجالات 2.5D/3D، يتوسع بسرعة كبيرة، وأن الحلول السائدة في الصناعة تطورت من CoWoS-S إلى CoWoS-L وSoW و3.5D XDSiP. كما يستمر حجم التكامل في التوسع، ويُعد الربط الهجين مفتاحًا لتحقيق ترابط عالي الكثافة، وهي التكنولوجيا الأساسية لتعزيز القدرة الحوسبية. وفي هذا لا يكفي اختراقات على مستوى العملية فحسب، بل يلزم أيضًا تعاون مشترك في منهجيات التصميم والمواد والمعدات.

وعلى مستوى المعدات المحلية، أصدرت شركة Bắcfang Huachuang (北方华创) مؤخرًا جهاز ربط هجين لرقائق 12 بوصة “من الرقاقة إلى الرقاقة” (D2W). ويُقال إن هذا الجهاز يركز على المتطلبات القصوى لترابط الرقائق في تطبيقات تكامل 3D بالكامل مثل SoC وHBM وChiplet. وقد نجح في تجاوز تحديات عمليات جوهرية مثل الالتقاط دون ضرر لرقائق فائقة الرقة بمستوى ميكرون، والتمركز بدقة فائقة بمستوى نانومتر، والربط المستقر عالي الجودة دون تجاويف هوائية. وبهذا يحقق توازنًا أفضل بين دقة التموضع على مستوى النانو وإنتاجية الربط عالي السرعة، ليصبح أول مصنع محلي ينجز التحقق على مستوى عملية عملاء جهاز D2W للربط الهجين في الداخل.

كما طرحت شركة T-Jing (拓荆科技) في منتدى SEMICON سلسلة 3D IC، وتشمل عدة منتجات جديدة مثل الربط بالانصهار (熔融键合) والتمزيق/الفصل بالليزر (激光剥离). وتتمثل النقاط الرئيسية في التركيز على تطبيقات تكامل Chiplet غير المتجانس، والتكديس ثلاثي الأبعاد، وما يتصل بـ HBM.

وخلال السنوات الأخيرة، أصبحت معدات الربط الهجين من أسرع المجالات نموًا في معدات أشباه الموصلات. وتتوقع شركة استشارات السوق Yole أنه بحلول عام 2030، سيتجاوز حجم سوقها العالمي 1.7 مليار دولار، ومن المتوقع أن تصل نسبة النمو السنوي المركب لمعدات D2W للربط الهجين إلى 21%.

لكن مسؤولين معنيين لدى شركات معدات أشباه الموصلات الكبرى أشاروا أيضًا إلى أن سوق معدات الربط الهجين يشهد نموًا سريعًا، إلا أنه يواجه تحديات مثل دقة التموضع، والبيئات النظيفة، وقدرة الاحتواء على الالتواء (الانحناء/عدم الاستواء) وغيرها. وفي الوقت نفسه، توجد اختلافات في اختيار مواد الواجهة بين تطبيقات الربط الهجين المختلفة. إذ إن تراكيب مواد عازلة مثل SiCN (مادة في الحالة غير المتبلورة) مع النحاس لكل منها مزايا وعيوب، كما تؤثر هيئة السطح والتحكم في حجم الجسيمات والتواء الرقاقة بشكل مباشر في معدل العائد للربط. وتعتمد التكاملات ثلاثية الأبعاد على التعاون الوثيق من كل قطاعات الصناعة.

إصدار “البيان الأبيض” لنظام تقنيات العقدة الفائقة

هناك مسار آخر للتغلب على التوسّع في قدرة حوسبة AI يتمثل في التكامل على مستوى “العقدة فائقة” عبر تكامل أنظمة. ومن خلال تقنيات الربط عالي السرعة، تمتد وحدات الحوسبة من عقدة واحدة أو عقدة فائقة على مستوى خزانة/خزانة سيرفر (بما يصل إلى مئات شرائح AI) إلى عقدة فائقة على مستوى مجموعة/كلستر (بما يصل إلى عشرات الملايين من شرائح AI). ويؤدي الجمع بين العقدة الفائقة والتعبئة المتقدمة إلى ظهور “كمبيوتر فائق” يتكون من عدد كبير من شرائح AI وHBM وشبكات ربط عالي السرعة ونظام تبريد تبخير/تبريد سائل (liquid cooling).

كما توجد ابتكارات وعمليات تطبيق محلية في مجال العقدة الفائقة لدى الشركات الكبرى المحلية. ففي 26 مارس، قدمت شركة Sugon (中科曙光) في اجتماع سنوي منتدى Zhongguancun (中关村论坛) أول عقدة فائقة لاسلكية مزودة بصندوق كابلات (wireless cable box) من نوع scaleX40 في العالم. ووفقًا للتعريف، تعتمد العقدة الفائقة التقليدية على الترابط بالألياف الضوئية وكابلات النحاس، وغالبًا ما توجد نقاط ألم مثل طول فترة النشر، والتعقيد في التشغيل والصيانة، وكثرة نقاط الأعطال. تستخدم scaleX40 بنية ترابط لاسلكية من مستوى “الوصلة المتعامدة” (orthogonal wireless cable) على المستوى الأول، ما يتيح توصيل وحدات الحوسبة ووحدات التبديل مباشرة (توصيل/تركيب مباشر). وبذلك يتم القضاء من الجذر على فقدان الأداء الناجم عن الكابلات ومخاطر التشغيل والصيانة.

تقوم scaleX40 بتكامل 40 شريحة GPU في كل عقدة واحدة، لتصل القدرة الحوسبية الإجمالية إلى أكثر من 28PFlops، كما يبلغ إجمالي الذاكرة الظاهرية في HBM أكثر من 5TB، ويبلغ إجمالي عرض النطاق الترددي للولوج إلى الذاكرة أكثر من 80TB/s، لتشكيل وحدة حوسبة عالية الكثافة تلبي احتياجات تدريب واستدلال نماذج كبيرة بعدد تريليون من المعلمات.

وقال لي بن، كبير نائب الرئيس في Sugon: “لا تكمن أهمية scaleX40 في مجرد تحسين الأداء، بل في إعادة تشكيل منطق تسليم القدرة الحوسبية، ودفع القدرة الحوسبية من ‘البناء الهندسي’ إلى ‘تقديم منتجية (Productized supply)‘، بما يقلل بشكل كبير من عتبة استخدام القدرة الحوسبية الراقية ومن تكاليف التنفيذ.”

وعلى مستوى الصناعة، في 29 مارس، تم إصدار “البيان الأبيض لنسق تقنيات العقدة الفائقة” (ويُشار إليه فيما يلي باسم “البيان الأبيض”) رسميًا. وقد تم إنجازه بالتعاون بين مختبر شنغهاي للذكاء الاصطناعي، وشركة Qixiaiyumiao (奇异摩尔)، وMuxi (沐曦)، وشركة Jietiaoxingchen (阶跃星辰) وغيرها من الشركات في سلسلة صناعة AI على مستوى المنبع والمصب. وتهدف هذه الوثيقة إلى معالجة المشكلات الأساسية مثل صعوبة التعاون غير المتجانس، وضعف كفاءة جدولة عبر المجالات، وتعقيد نشر الأمور على المستوى الهندسي، وتقديم إرشاد نظري انطلاقًا من ممارسات الصناعة.

وترى شركة Qixiaiyumiao أن قيمة العقدة الفائقة في المستقبل ستتمثل أكثر في القدرة على تنظيم الموارد الحاسوبية والتخزينية والاتصال والجدولة وموارد وقت التشغيل ضمن وحدة نظام متكاملة ومتعاونة، مع الحفاظ في نطاق أكبر على خصائص مثل عرض نطاق ترددي مرتفع وزمن تأخير منخفض وكفاءة استخدام عالية وإمكانية توسع مستدامة. ولم تعد العقدة الفائقة مجرد “تركيبة من المزيد من شرائح التسريع”، بل إنها وحدة معمارية جديدة تحدد ما إذا كان النظام يستطيع الحفاظ على تعاون فعّال في ظل ظروف واسعة النطاق.