در اکتبر 2021 میلادی، در یک روز مه‌آلود در خارج از فونیکس در حالی‌که باد شدیدی می‌وزید مدیرعامل اینتل، پَت گلسینگر با اشاره به پشت سر خود به جمعیتی که در برابر او قرار داشتند چنین گفت: «آیا این فوق‌العاده نیست.» پشت سر او دو تکه دستگاه بزرگ ساخت‌وساز به‌شکل نمایشی روی خاک آریزونا قرار گرفته بودند و پیرامون آن مجموعه‌ منظمی از لوله‌ها، فولاد و حصارهای پردیس آن‌را احاطه کرده بودند…

او با خنده‌ای ملیح گفت: «اگر این منظره شما را به هیجان نمی‌آورد، ضربان نبضتان را بررسی کنید.» برخی از مدیران و مقامات دولتی در زمان‌های مناسب سخنرانی او کف می‌زدند. گلسینگر آن روز در آریزونا بود تا احداث نه یک، بلکه دو ریخته‌گری فلز با سرمایه‌گذاری 20 میلیارد دلاری را اعلام کند که پس از اتمام ساخت، قرار است اینتل را به پیشتازی در دنیای نیمه‌هادی‌ها که یکی از سودآورترین، چالش‌برانگیزترین و نفس‌گیرترین بازار رقابتی دنیا است، بازگردانند. گلسینگر در ادامه گفت: «محصولات نیمه‌هادی‌ موضوع داغ این روزها هستند. کدام جنبه از زندگی‌تان را می‌توانید نام ببرید که به طور فزاینده‌ای در حال تحول دیجیتالی نباشد؟ همه‌گیری کرونا هیچ شکی در این زمینه باقی نگذاشته است».

در طول یک سال و نیم گذشته، همه‌گیری کرونا تقاضا برای دستگاه‌هایی چون گوشی‌های هوشمند و لپ‌تاپ‌ها و خدمات ابری از جمله نتفلیکس و زوم را افزایش داده که همگی مبتنی بر نیمه‌هادی‌های پیشرفته هستند. در این مدت سازندگان تراشه برای افزایش تولید با یکدیگر وارد رقابت شدند، اما برخی از آن‌ها حتی قبل از همه‌گیری دیگر توان تولید تراشه اضافه را نداشتند. خیلی قبل‌تر، از شیوع کرونا شرکت‌های تولیدکننده تراشه‌ها به محدودیت‌های فیزیکی در این زمینه نزدیک شده بودند. با این حال، اینتل و رقبا عجله‌ای برای ساخت کارخانه‌های جدید نداشتند، زیرا ساخت کارخانه‌های تولید تراشه پر هزینه است و اگر تقاضای مستمر از سوی خریداران وجود نداشته باشد، شرکت‌های تولید نیمه‌هادی‌ها علاقه‌ای به این سرمایه‌گذاری سنگین ندارند (شکل 1).

شکل 1

اکنون که همه‌گیری هنوز دست از سر زنجیره‌های تأمین برنداشته، سازندگان تراشه به این نتیجه رسیده‌اند که تب افزایش تقاضا قرار نیست به این زود‌های فروکش کند. سرمایه‌گذاری 20 میلیاردی اینتل تنها یک نمونه بزرگ در این زمینه است. سامسونگ ماه می اعلام کرد که 151 میلیارد دلار در ده سال آینده برای افزایش ظرفیت تولید نیمه‌هادی‌ها هزینه خواهد کرد. TSMC در ماه آوریل اعلام کرد در مدت سه سال نزدیک به 100 میلیارد دلار در این حوزه سرمایه‌گذاری خواهد کرد.

سرمایه‌گذاری‌های سنگین در این حوزه برای پیشتاز بودن باعث شده تا تعداد رقبای این صنعت از بیش از 20 شرکت بزرگ در سال 2001 تنها به چند شرکت کاهش پیدا کند. این هزینه‌های سرسام‌آور مربوط به قیمت تجهیزاتی است که به کمک آن‌ها می‌توان مولفه‌هایی که مرتب کوچک و کوچک‌تر می‌شوند را روی تراشه جای داد. چند سال قبل، شرکت‌های نیمه‌هادی برای کوچک کردن اندازه ترانزیستورها به استفاده از تکنیک EUV (لیتوگرافی با استفاده از اشعه فرابنفش شدید) روی آوردند که هر دستگاه آن بیش از 120 میلیون دلار قیمت دارد. اگر شرکتی بخواهد در این صنعت حرفی برای گفتن داشته باشد، باید سالانه بیش از ده دستگاه EUV را خریداری کند (شکل 2).

شکل 2

اکنون شرکت اینتل به مدیریت گلسینگر به انجام کاری روی آورده که در طول تاریخ شرکت‌های زیادی از آن اجتناب کرده‌اند. گلسینگر در مراسم کلنگ‌زنی کارخانه‌های جدید اینتل گفت: ما اکنون یک

کارخانه تولیدکننده تراشه هستیم. تا چند سال آینده درهای کارخانه ما به سوی تمام متقاضیان باز خواهد شد تا نیازهای مشتریانمان را که بسیاری از آن‌ها شرکت‌های آمریکایی وابسته به منابع تأمین خارجی هستند، برآورده کنیم. اگر اینتل با زمان تغییر نکند، ممکن است از رقبا عقب بماند.

واقعیت این است که برای تبدیل شدن به یک کارخانه پیشرو در تولید تراشه ساخت کارخانه‌های جدید و اعلام این موضوع به مشتریان که برای ساخت تراشه مورد نیاز آن‌ها ظرفیت کافی وجود دارد کافی نیست، ‌ بلکه گلسینگر برای رسیدن به این هدف لازم است ابتدا فرهنگ و تا حدودی فناوری ریشه‌دار اینتل را تغییر دهد و به عبارتی، کشتی بزرگی را در جهت مخالف به حرکت درآورد.

اینتل در سال‌های آتی باید از پس چند چالش به طور هم‌زمان برآید. درحالی‌که این شرکت مدل کسب‌و‌کار جدید خود را ارائه می‌دهد، باید تلاش‌های خود در راستای تحقیق را دو برابر کند و نظارت دقیقی بر جریان نقدی خود داشته باشد. اینتل آن‌قدر از این صنعت دور افتاده که اکنون قصد دارد تولید پیشرفته‌ترین تراشه‌های خود و بخشی از سود حاصل از آن‌ها را به شرکت تایوانی TSMC بسپارد. از نظر ویلی شی، استاد مدیریت در مدرسه بازرگانی هاروارد، شاید هدف اینتل از اعلام ساخت کارخانه‌های جدید دور کردن حواس رسانه‌ها از مشکلات مختلف این شرکت باشد. اینتل در طول تاریخ گام‌های بزرگی برداشته تا به قانون مور پایبند بماند. طبق قانون مور، اندازه ترانزیستورها هر 18 تا 24 ماه دو برابر می‌شوند. این شرکت تا حد زیادی موفق شد از این قانون پیروی کند و تا مدت‌ها چند پله جلوتر از رقبای خود قرار داشت، اما در سال 2015، ‌ اینتل دچار لغزش شد و اعلام کرد تولید تراشه‌های 10 نانومتری به تعویق افتاده است. در سال 2017، تأخیر دیگری اعلام شد و خیلی زود، این غول صنعت تراشه سازی نه‌تنها همپای رقبا نبود، بلکه از آن‌ها عقب افتاد (شکل 3)…

شکل 3

تولید‌کنندگان بزرگ محصولات الکترونیکی به سرعت به فکر جایگزینی برای اینتل افتادند

هم زمان با این وضعیت، شرکت‌های مختلفی استراتژی مشابه اپل را در پیش گرفتند و به جای خرید قطعات آماده مثل آن‌هایی که اینتل می‌فروخت، ‌ به طراحی تراشه‌های خود روی آوردند. با پیشتازی TSMC شرکت‌های بیشتری طرح‌های خود را برای این شرکت تایوانی فرستادند و این فرصتی بود تا TSMC فرایندهای ساخت تراشه خود را اصلاح کند. امروز، حدود 90 درصد تراشه‌های پیشرفته ساخت TSMC است و باقی را سامسونگ می‌سازد.

چالش اصلی بازار ساخت تراشه، جذب مشتری یا حتی توسعه فناوری‌های بهتر نیست، بلکه اطمینان از برآورده شدن نیازهای هر مشتری است. ویل هانت، محقق تحلیلگر دانشگاه جورج تاون در این خصوص می‌گوید: «یکی از مواردی که TSMC را از دیگران متمایز می‌کند، توانایی این شرکت در پاسخ‌گویی به نیازهای طیف وسیعی از مشتریان، به‌ویژه شرکت‌های طراح تراشه است. این چیزی است که اینتل درباره آن تجربه زیادی ندارد. با توجه به این‌که استراتژی TSMC بر ساخت تراشه برای دیگران متمرکز است، ‌ مشتریانش از این بابت که ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد طراحی‌های آن‌ها ممکن است از تراشه‌های خود این شرکت سر در بیاورند، نگرانی ندارند. جالب آنکه TSMC به تازگی موفق به عقد قراردادی با اپل گشته تا مودم‌های آیفون بعدی این شرکت را نیز تولید کند».

فیلیپ وانگ، استاد دانشگاه استنفورد که رهبری تیم تحقیق و توسعه TSMC را بین سال‌های 2018 تا 2020 بر عهده داشت در این ارتباط می‌گوید: «وقتی با TSMC صحبت می‌کنید، متوجه می‌شوید یکی از اصول اساسی آن‌ها، اعتماد مشتری است. اعتماد مشتری درست به اندازه توانایی تولید برای آن‌ها اهمیت دارد».

به نظر می‌رسد اینتل از تلاش ناموفق قبلی خود برای راه‌اندازی کارخانه ساخت تراشه در سال 2018 که پس از پنج سال منحل شد، درس عبرت گرفته و این مرتبه واحد جدیدی را ایجاد کرده که مسئول این پروژه است و گزارش فعالیت را به شکل مستقیم به گلسینگر گزارش می‌دهد. اینتل متعهد شده است در نحوه تخصیص ظرفیت، منصفانه و شفاف باشد، به‌طوری‌که کار با اینتل شبیه کار با سایر کارخانه‌های ساخت تراشه خواهد بود».

سرنوشت اینتل بر سر دو راهی

مدتی طول خواهد کشید تا کارشناسان بتوانند درباره موفقیت یا شکست برنامه‌های جاه‌طلبانه اینتل برای ورود به حوزه ساخت تراشه قضاوت کند. به عقیده بسیاری از آن‌ها، حداقل سه تا پنج سال طول خواهد کشید تا نتیجه این بلندپروازی مشخص شود. احداث این کارخانه‌ها چند سال طول می‌کشد و آزمایش و تولید طرح‌های تراشه‌های جدید به ماه‌ها یا حتی سال‌ها زمان نیاز دارد. در بلندمدت، موفقیت اینتل به سیاست دولت امریکا در ارتباط با صنایع بستگی دارد. هزینه برون‌سپاری ساخت تراشه به TSMC تا حدی به خاطر حمایت مالی قابل ‌توجه دولت تایوان، کمتر از اینتل است. طبق تخمین انجمن صنعت نیمه‌هادی آمریکا، ‌ ساخت و فعالیت کارخانه تولید تراشه در ایالات متحده به مدت یک دهه، 30 درصد بیشتر از آسیا هزینه دارد و حدود نیمی از این تفاوت هزینه به تخصیص یارانه‌های دولتی برمی‌گردد. کنگره آمریکا در حال بررسی لایحه تزریق حدود 50 میلیارد دلار به صنعت نیمه‌هادی این کشور است تا مشوقی برای تحقیق و احداث کارخانه‌های داخلی باشد. رویکردی که دستاوردهای مثبت خوبی برای اینتل به همراه خواهد داشت، اما چالش‌های جدیدی نیز به همراه خواهد داشت. تسو جائه کینگ لیو، رئیس دانشکده مهندسی دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و یکی از اعضای هیئت مدیره اینتل: «اگر این لایحه تصویب شود، سالانه ده‌ها هزار شغل جدید در صنعت نیمه‌هادی ایجاد می‌شود، از طرفی، این بدان معنا است که 5 تا 10 هزار فارغ‌التحصیل جدید در سال نیاز داریم. هیچ دانشگاه یا حتی سیستم دانشگاهی مثل دانشگاه کالیفرنیا نمی‌تواند نیاز به این تعداد نیروی کار را برآورده کند. نیروی کار مهاجر با سطح مهارت بالا می‌تواند در کوتاه مدت به پر کردن این شکاف کمک کند. اما در درازمدت، آمریکا باید به فکر راه‌های دیگری برای افزایش نیروی کار باشد. تمرکز صددرصدی شرکت TSMC بر ساخت تراشه، شانس این شرکت را برای پیشی گرفتن از اینتل افزایش داده است، اما قرار نیست اوضاع به همین شکل باقی بماند».

ورود TSMC به حوزه تولید تراشه، سرآغاز یک تحول بزرگ

یکی از مشتریان معروف آی‌بی‌ام، شرکت اپل بود که از فناوری دست دوم و نسبتاً قدیمی آی‌بی‌ام استفاده می‌کند. اوایل دهه 2000 میلادی، شرکت آی‌بی‌ام پردازنده سرور PowerPC G5 را که الهام گرفته از معماری POWER4 بود برای اپل تولید کرد. این پردازنده در کامپیوترهای جادار پاورمک عملکرد خوبی داشتند، اما اپل با قرار دادن این تراشه داغ و پرمصرف در لپ‌تاپ با مشکل جدی روبرو شد. این مسئله باعث شد تا مشتریان این شرکت به سراغ خرید لپ‌تاپ بروند و در نتیجه فروش پاور بوک‌های اپل حتی از کامپیوترهای شخصی ویندوزی هم کمتر شد. در نهایت، اپل به استفاده از پردازنده‌های کم‌مصرف اینتل روی آورد و پردازنده‌های ساخت آی‌بی‌ام را کنار گذاشت. هنگامی که سونی، نینتندو و مایکروسافت اواسط دهه 2000 میلادی برای ساخت کنسول‌های بازی خود سراغ معماری PowerPC رفتند، این فرصت را در اختیار آی‌بی‌ام قرار دادند تا جایگزین دیگری برای اپل پیدا کند، اما این قرارداد سودآوری قابل توجهی برای آی‌بی‌ام نداشت، زیرا این شرکت هرگز روی کارخانه تولید تراشه به عنوان قطب سودآوری خود تمرکز نکرد و خیلی زود مجبور شد این بخش را به رقم 1.5 میلیارد دلار به GlobalFoundries واگذار کند. هنگامی که آی‌بی‌ام کسب‌وکار ساخت تراشه خود را به GlobalFoundries واگذار کرد، نزدیک به 4 هزار نفر در آن کار می‌کردند. آی‌بی‌ام بعد از صحبت با مدیران GlobalFoundries اطمینان پیدا کرد که آن‌ها هیچ برنامه‌ای برای کاهش و اخراج کارگران ندارند. این پایان تلخ یکی از مشهورترین نام‌های صنعت بود. آی‌بی‌ام از اولین شرکت‌هایی بود که مجوز پتنت ترانزیستور را دریافت کرد و برای چند دهه تراشه‌هایی تولید کرد که باعث متمایز شدن مین فریم‌ها و سرورهای آی‌بی‌ام از سایر رقیبان شدند. فناوری‌های ساخت تراشه این شرکت همچنان به‌خاطر نبوغ و ابتکاری که در طراحی آن‌ها به‌کاررفته تحسین می‌شوند. برای مدت زمان زیادی، آی‌بی‌ام و سایر شرکت‌های برجسته آمریکایی تراشه‌هایی که از آن‌‌ها استفاده می‌کردند را خودشان طراحی می‌کردند و به همین دلیل به ‌آ‌ن‌ها تولیدکنندگان دستگاه یکپارچه IDM سرنام Integrated Device Manufacturers می‌گفتند. این شرکت‌ها به مرور به این نتیجه‌گیری کلی رسیدند که از ظرفیت مازاد تولیدشان می‌توانند برای سایر مشتریان تراشه طراحی و تولید کنند تا از این طریق بتوانند هزینه خرید دستگاه‌های گران‌قیمتی که دارند را تأمین کنند.

مجموعه اتفاقات زنجیره‌وار

در همین زمان، موفقیت TSMC روبه‌افزایش بود. در طول دهه 2000 میلادی، این شرکت به درآمدزایی زیادی رسید که به تایوانی‌ها امکان داد برای ساخت کارخانه‌های بزرگ‌تر و پیشرفته‌تر سرمایه‌گذاری کنند. این شرکت ثابت کرد که فعالیت صرف در بخش تولید تراشه برای مشتریان سودآور قابل توجهی دارد.

در مدت زمان کوتاهی TSMC توجه اپل را به خود جلب کرد و این نقطه عطفی بود که این شرکت تایوانی را سرانجام به صدر جدول پیشروهای این صنعت فرستاد. اپل تازه شروع به طراحی تراشه برای آیفون کرده بود و اگرچه ساخت نسخه‌های اولیه این تراشه‌ها را به سامسونگ سپرده بود، اختلافی که سر ثبت پتنت پیش آمد، باعث شد اپل سراغ گزینه‌های دیگری برود.

اپل برای ساخت تراشه، TSMC را جایگزین سامسونگ کرد

اپل تراشه‌های ساخت TSMC را چند سال آزمایش کرد تا اینکه آن‌ها را در سال 2015 برای مقایسه در مقابل تراشه‌های ساخت سامسونگ قرار داد که در آیفون 6 اس به کار رفته بودند. سامسونگ به لحاظ آماری نسبت به TSMC برتری داشت، ترانزیستورهای آن کوچک‌تر بودند و انتظار می‌رفت از تراشه‌های ساخت TSMC کم مصرف‌تر باشند. اما این‌گونه نبود. تراشه‌های TSMC با وجود رقیب سرسخت، عملکرد خوبی داشتند و وقتی آیفون 7 به بازار آمد، اپل سامسونگ را کنار گذاشت. تحلیلگران‌، پردازنده فوق‌العاده باریک و قدرتمند این گوشی را ستودند و TSMC از آن زمان تاکنون مسئول تولید تراشه‌های آیفون به شمار می‌رود.

یکی از مهم‌ترین دلایلی که TSMC به بازار پردازنده‌های کم‌مصرف چیره شد این بود که تکنیک‌هایش را روی صدها مشتری با طیف تقاضای متنوع آزمایش و اصلاح کرده بود. به گفته چنمینگ هو، استاد دانشگاه‌های کالیفرنیا، برکلی و مدیر ارشد تکنولوژی سابق TSMC وقتی تعداد زیادی مشتری تراشه در اختیار دارید، چرخه‌های محصول همه این مشتریان با یکدیگر هماهنگ نخواهد بود. به همین خاطر، ‌ تقریباً هر زمان که به یک فناوری جدید دست پیدا کنید، مشتریانی هستند که حاضرند برای آن پول بپردازند.

نکته مهمی که باید به آن دقت کنید این است که بیشترین سود تراشه‌های کامپیوتری از طراحی و فروش و نه ساخت آن‌ها به دست می‌آید. جنیفر کوان، معاون مدیر نوآوری و تحقیقات دانشگاه ایالتی کالیفرنیا، مونتری بی، موفقیت TSMC به عنوان سازنده تراشه صرف را نه ‌تنها در طول تاریخ، اتفاقی غیرعادی می‌داند، بلکه بر این باور است که این شرکت نشان داده که فعالیت در این حوزه سودآور است. این در حالی است که بیشتر مردم فکر نمی‌کردند سود چندانی در حوزه ساخت تراشه برای شرکت‌های دیگر وجود داشته باشد.

اکنون به نظر می‌رسد اینتل با ذوق و شوق فراوان به دنبال ورود به این حوزه است. تا امروز اینتل از کوالکوم و خدمات وب آمازون به عنوان مشتریان خود یاد کرده و کلاوس شو گراف، معاون استراتژی و برنامه‌ریزی این شرکت اعلام کرده که 100 شرکت دیگر برای پیوستن به فهرست مشتریان اینتل ابراز علاقه کرده‌اند. فعلاً به نظر می‌رسد اینتل روی بازار پردازنده‌هایی با عملکرد بالا متمرکز شده است.

جنیفر کوان می‌گوید: «اینتل از مدت‌ها قبل در حال توسعه روابط کلیدی خود با تأمین‌کنندگان بوده تا شرکت‌هایی که توانایی تولید تراشه ندارند، مجبور نباشند طرح‌های خود را به اجبار همسو با طرح‌های اینتل کنند. فرایند ساخت هم به گونه‌ای راه‌اندازی شده تا مشتریان از بابت درز طرح‌های اختصاصی خود در محصولات شرکت‌های دیگر نگرانی نداشته باشند.»

کلام آخر

پروفسور هو از دانشگاه برکلی می‌گوید: «ما شرکتی به‌‌ نام اینتل داریم، فناوری و زیرساختی داریم که با بهترین‌های دنیا رقابت می‌کند، پژوهشگران و دانشگاه‌های خوبی داریم که نتایج پژوهش‌های خود را در اختیار این شرکت‌ها قرار می‌دهند. شاید تنها چیزی که نبود آن احساس می‌شود حمایت کافی است. ما شاهد بودیم که چگونه همه‌گیری کرونا کمبود نسبی در بازار محصولات نیمه‌هادی‌ را تشدید کرد و اقتصاد جهانی را به رکود کشاند. اکنون موفقیت اینتل و شرکت‌های فعال در این زمینه به سیاست‌های دولت در قبال پشتیبانی از صنایع بستگی دارد.»

آمریکا و اینتل برای این‌که بتوانند جایگاه خود به‌عنوان سردمدار ساخت و تولید نیمه‌هادی‌ها را دوباره پس بگیرند راه سخت و طاقت‌فرسایی پیش رو دارند. هیچ شرکتی حاضر نیست تا شانس موفقیت خود را پایین بیاورد. دلیل اصلی موفقیت TSMC نسبت به اینتل این است که به طور کامل روی ساخت تراشه‌ها متمرکز شده و کارهای دیگری انجام نمی‌دهد، با این حال کارشناسان معتقدند که بعید به نظر می‌رسد که این مسئله به چالش جدی برای ایالات متحده تبدیل شود، زیرا آمریکا به راحتی قادر به جذب استعدادها است و علاوه بر این، اکوسیستمی از شرکت‌های طراح در این کشور قرار دارند که مشتاق همکاری با صنعت ریخته‌گری فلز در داخل خاک آمریکا هستند.

منبع: مجله شبکه

دوره آموزشی مهندسی مایکروسافت