📌مختبر سلسلة صناعة الذكاء الاصطناعي | العدد الأول <افهم سلسلة صناعة أشباه الموصلات في 5 دقائق>

كثير من الناس يشاهدون الذكاء الاصطناعي وإنفيديا وTSMC كل يوم، ويعرفون مصطلحات مثل CPU وGPU وHBM، لكن القليل منهم يستطيع شرح العلاقة بينها بوضوح
إذا لم تفهم سلسلة صناعة أشباه الموصلات، فمن المستحيل كسب المال من الذكاء الاصطناعي
ولا يزال البعض لا يفهم لماذا بعض شركات أشباه الموصلات تعمل في التصميم، وبعضها في التصنيع، وبعضها فقط في التغليف
اليوم، سأشرح هذه المسائل في 5 دقائق، من خلال خط رئيسي واحد:
كيف تتحول حبة رمل إلى شريحة إلكترونية؟
بفهم هذا الخط الرئيسي، لن تتمكن فقط من فهم صناعة أشباه الموصلات، بل ستعرف أيضًا من أين تأتي قيمة الشركة
🔔① ما العلاقة بين أشباه الموصلات والرقائق وCPU؟
(الصورة المقابلة 01)
أول خطأ يقع فيه كثيرون عند التعامل مع أشباه الموصلات هو الخلط بين المصطلحات الثلاثة
في الواقع، هي علاقة تضمن
أشباه الموصلات تشير إلى الصناعة بأكملها
وتشمل المواد والمعدات والتصميم والتصنيع والتغليف والاختبار وجميع المراحل
الرقاقة (Chip) هي منتج يُصنع باستخدام مواد شبه موصلة، وهي في جوهرها دائرة متكاملة تحتوي على عدد كبير من الترانزستورات
أما CPU فهو مجرد فئة ضمن الرقائق
بالإضافة إلى CPU، هناك GPU ورقائق الذاكرة والرقائق التناظرية ورقائق الترددات الراديوية ورقائق تسريع الذكاء الاصطناعي...
لذا تذكر جملة واحدة:
أشباه الموصلات هي الصناعة، الرقائق هي المنتج، CPU هو مجرد نوع واحد من الرقائق
كثير من الناس الذين يدرسون أسهم أشباه الموصلات يحبون مناقشة شركة معينة مباشرة
لكن في الواقع، قبل مناقشة الشركات، الأهم هو بناء خريطة سلسلة الصناعة هذه أولاً
وإلا، سيكون الأمر مثل تحليل شركة سيارات دون معرفة أجزاء السيارة، مما يؤدي بسهولة إلى الضياع
🔔② لماذا تسمى "أشباه الموصلات"؟
(الصورة المقابلة 02)
يمكن تقسيم المواد في العالم تقريبًا إلى ثلاث فئات
الفئة الأولى تسمى الموصلات. مثل النحاس والفضة والألومنيوم. يمر التيار الكهربائي فيها بحرية تقريبًا
الفئة الثانية تسمى العوازل. مثل البلاستيك والمطاط والزجاج، لا توصل الكهرباء تقريبًا
أما أشباه الموصلات فتقف بينهما
أكبر ما يميزها ليس "أنها توصل القليل من الكهرباء"، بل يمكن التحكم فيها بشكل متعمد لتوصيل أو عدم توصيل الكهرباء
المادة الأكثر استخدامًا في الرقائق الحديثة هي السيليكون (Silicon)
السيليكون في حد ذاته ليس موصلًا جيدًا بشكل خاص، ولكن بعد خلطه بعناصر مثل البورون والفوسفور، يمكن التحكم بدقة في قدرته على التوصيل
الترانزستور تم اختراعه باستخدام هذه الخاصية
يمكن القول إنه بدون السيليكون، لم يكن ليوجد الكمبيوتر الحديث. لذلك سُميت الصناعة بأكملها بصناعة أشباه الموصلات
🔔③ كيف تتحول حبة رمل إلى شريحة إلكترونية؟
(الصورة المقابلة 03)
نقطة انطلاق الرقاقة هي في الواقع رمل الكوارتز العادي، بعد التنقية بدرجة حرارة عالية، نحصل على بولي سيليكون عالي النقاء
لكن لا يمكن تصنيع الرقائق في هذه المرحلة
لأن ترتيب البلورات داخل البولي سيليكون غير منتظم، وتتحرك الإلكترونات بداخله معرضة للتداخل
لذا، يستخدم المهندسون عملية تسمى طريقة تشوكرالسكي (Czochralski)، يسحبون ببطء البولي سيليكون إلى سبيكة سيليكون أحادية البلورة كاملة، وبهذا فقط يمكن للإلكترونات أن تتحرك بثبات وفق المسار المصمم
بعد ذلك، يتم تقطيع هذه السبيكة إلى شرائح دائرية يبلغ سمكها أقل من 1 ملم
هذه هي المادة الأساسية الأكثر أهمية في صناعة أشباه الموصلات بأكملها - الرقاقة (Wafer). كثير من الناس يخطئون ويعتقدون أن الرقاقة هي الشريحة
في الواقع لا. الرقاقة تشبه ورقة بيضاء
جميع الدوائر تُرسم أولاً على هذه الورقة البيضاء
ثم تُقطع في النهاية إلى رقائق منفردة
لذا، في المستقبل عندما ترى شركة مكتوب في أعمالها "رقائق السيليكون" أو "الويفر"، فإنها لا تبيع رقائق بعد، بل تبيع المادة الخام الأساسية لتصنيع الرقائق
🔔④ كيف تُنقش الرقاقة؟
(الصورة المقابلة 04)
وجود الرقاقة لا يزال غير كافٍ. ما يحدد أداء الرقاقة حقًا هو عملية التصنيع اللاحقة
كثير من الناس يعتقدون أن الرقاقة يتم "إنتاجها"
في الواقع، بشكل أكثر دقة، إنها تُنقش طبقة طبقة
أولاً، تكمل شركة تصميم الرقائق تصميم الدائرة. بعد ذلك، يقوم المصنع بوضع طبقة متساوية من المقاوم الضوئي على سطح الرقاقة، ثم باستخدام آلة الطباعة الحجرية، يتم "تعريض" مخطط الدائرة المصمم على سطح الرقاقة
المناطق التي يجب الاحتفاظ بها والمناطق التي يجب إزالتها تم تصميمها مسبقًا
ثم، باستخدام معدات النقش، يتم "تآكل" الأجزاء غير المرغوب فيها شيئًا فشيئًا
بعد ذلك، من خلال عمليات الترسيب وحقن الأيونات وتلميع CMP، يتم تراكم مواد جديدة طبقة فوق طبقة
ثم تعاد عملية الطباعة الحجرية والنقش والترسيب...
الرقائق المتقدمة غالبًا ما تتطلب تكرار هذه العملية مئات المرات
في النهاية، يتم بناء عشرات المليارات من الترانزستورات على رقاقة سيليكون بحجم ظفر الإصبع
هذه هي عملية ولادة رقاقة حقيقية
حتى هنا، أكملت رقاقة واحدة أكثر خطوات التصنيع تعقيدًا
لكنها لا تزال غير قابلة للاستخدام المباشر
لماذا؟
لأنها لا تزال مجرد "رقاقة عارية"
🔔⑤ لماذا لا يمكن بيع الرقاقة بعد تصنيعها مباشرة؟
(الصورة المقابلة 05)
بعد آلاف الخطوات من الطباعة الحجرية والنقش والترسيب، تكتمل أخيرًا رقاقة واحدة. لكن في هذه المرحلة، لا يمكن وضعها في الكمبيوتر أو الهاتف بعد
السبب بسيط
لأنها هشة جدًا
الرقاقة الحقيقية يتراوح حجمها بين بضعة مليمترات مربعة إلى عشرات المليمترات المربعة
بعد قطعها، تصبح قطعة سيليكون مكشوفة
لا تحتوي على طبقة حماية ولا على دبابيس توصيل، ولا يمكن توصيلها باللوحة الأم
لذا، تمر بخطوتين أخيرتين:
التغليف (Package) والاختبار (Test)
التغليف ليس مجرد "تغليف"
بل يقوم بثلاث مهام مهمة:
الأولى: حماية الرقاقة
الثانية: المساعدة في تبديد الحرارة
الثالثة: توصيل الرقاقة بالدوائر الخارجية
أخيرًا، بعد الاختبار للتأكد من أن الأداء واستهلاك الطاقة والاستقرار تلبي جميع المتطلبات
عندها فقط تولد رقاقة يمكن بيعها حقًا
كثير من الناس يعتقدون أن التغليف هو مجرد خطوة أخيرة
في الواقع، في عصر الذكاء الاصطناعي، أصبح التغليف المتقدم واحدًا من أهم التقنيات في سلسلة الصناعة بأكملها
لماذا؟
لأن GPU أصبح أكبر، HBM أصبح أكثر، Chiplet أصبح أكثر تعقيدًا
لم يعد التغليف يقرر فقط قابلية استخدام الرقاقة، بل يقرر أيضًا الحد الأعلى لأداء الرقاقة
لذلك في السنوات الأخيرة، أصبح التغليف المتقدم أحد أكثر الاتجاهات سخونة في الصناعة بأكملها
🔔⑥ لماذا يصبح تقسيم العمل في شركات أشباه الموصلات دقيقًا بشكل متزايد؟
(الصورة المقابلة 06)
إذا لاحظت صناعة أشباه الموصلات، ستجد ظاهرة مثيرة للاهتمام. لا توجد أي شركة تقريبًا قادرة على فعل كل شيء
لماذا؟
الجواب في كلمتين فقط:
مكلف جدًا
بناء مصنع رقائق متقدم يتطلب استثمارات تصل إلى عشرات المليارات من الدولارات، وتطوير عملية تصنيع متقدمة يستغرق سنوات
بالإضافة إلى المعدات والمواد والعمليات، كل حلقة تتطلب تراكمًا طويل الأمد
لذا، تشكلت تدريجيًا في الصناعة تقسيم عمل متخصص، كل شركة تركز مواردها على الحلقة التي تتقنها أكثر
هذا هو سبب تشكل سلسلة صناعة أشباه الموصلات اليوم
🔔⑦ لماذا يحرك الذكاء الاصطناعي سلسلة الصناعة بأكملها؟
(الصورة المقابلة 08)
كثير من الناس يعتقدون: اتجاه الذكاء الاصطناعي هو اتجاه إنفيديا
في الواقع، هذا مجرد جزء واحد من سلسلة الصناعة
خادم الذكاء الاصطناعي لا يحتوي فقط على GPU
بل يحتاج أيضًا إلى:
CPU للمهام التنسيقية
HBM للتخزين عالي السرعة
PCB للاتصالات
مفاتيح عالية السرعة للاتصالات
وحدات بصرية للنقل
تغليف متقدم لدمجها معًا
إذا تعطلت أي حلقة، لا يمكن لخادم الذكاء الاصطناعي العمل بشكل طبيعي
لذا كل دولار إضافي يُستثمر في الذكاء الاصطناعي، لا يستفيد منه مصنعو GPU فقط، بل سلسلة صناعة أشباه الموصلات بأكملها
هذا هو السبب وراء أننا في العامين الماضيين لم نرى فقط ارتفاع إنفيديا
بل استفادت أيضًا شركات مثل TSMC وBroadcom وMicron وSK Hynix وSamsung Electronics وApplied Materials وASML باستمرار
🔔⑧ عند دراسة شركة أشباه موصلات، أجب أولاً على سؤال واحد
(الصورة المقابلة 09)
عندما نرى شركة أشباه موصلات، لا تتسرع في النظر إلى مكرر الربحية (PE) ولا إلى سعر السهم
اسأل نفسك أولاً سؤالاً:
في أي موقع تقع في سلسلة الصناعة؟
لأن موقعها في سلسلة الصناعة يحدد كيف تربح المال
شركات المواد تربح من بيع المواد الاستهلاكية
شركات المعدات تربح من بيع المعدات
شركات التصميم تربح من حقوق الملكية الفكرية
مصانع الرقاقات تربح من قدرتها التصنيعية
مصانع التغليف تربح من العمليات المتقدمة
مواقع مختلفة، نماذج أعمال مختلفة تمامًا
فهم هذا، يجعل منطق تقييم العديد من الشركات واضحًا جدًا
كلمة أخيرة
كثير من الناس الذين يدرسون الذكاء الاصطناعي يركزون على شركة واحدة فقط
لكن ما يدفع ثورة الذكاء الاصطناعي حقًا ليس شركة واحدة أبدًا
بل سلسلة صناعة كاملة تمتد عبر المواد والمعدات والتصميم والتصنيع والتغليف والخوادم والحوسبة السحابية
فهم هذه السلسلة، لن ترى بعد ذلك أسعار الأسهم فقط، بل سترى المنطق الأساسي لتدفق رأس المال في عصر الذكاء الاصطناعي بأكمله
في العدد القادم، سنستمر في تفكيك موضوع يسهل الخلط فيه:
ما الفرق بين CPU وGPU وNPU وFPGA وASIC؟
لماذا يكاد تدريب الذكاء الاصطناعي لا يستغني عن GPU؟
لماذا بدأت رقائق الاستدلال تتنوع؟
وأين يحدث التنافس الحقيقي لرقائق الذكاء الاصطناعي؟