مع نقص الرقائق الذي أصاب العديد من الصناعات بشدة ، بذلت الولايات المتحدة جهدًا واضحًا للاستثمار في صناعة أشباه الموصلات ، التي يعتبرها البعض ” النفط الجديد”.
تستخدم رقائق الكمبيوتر في صناعات تتراوح من الهواتف الذكية وأفران الميكروويف إلى السيارات والصواريخ والطائرات .
و نقل تقرير نشره موقع “فوكس” عن الرئيس التنفيذي لشركة إنتل بات غيلسنجر قوله إن الرقائق ” مهمة لكل جانب من جوانب الوجود البشري ” . الموصلات : لذلك ، هذا مهم لجميع جوانب الوجود البشري ، فقد حددت احتياطيات النفط الجغرافيا السياسية للسنوات الخمسين الماضية ، و وجود التكنولوجيا و سلسلة توريد أشباه الموصلات سيحددان الجغرافيا السياسية في السنوات القليلة المقبلة .
لكن ما هي الرقاقة الإلكترونية ؟ و من ما هو مصنوع ؟
الرقاقة الإلكترونية عبارة عن قطعة صغيرة من السيليكون مغلفة في حاوية بلاستيكية أو خزفية تسمى الحزمة ، ويمكن للرقاقة الإلكترونية أن تضخم الإشارات الكهربائية ، أو تعمل كمفتاح تشغيل/ إيقاف في تطبيقات الكمبيوتر ، أو تعمل كترانزستور واحد . دائرة متكاملة تحتوي على مجموعة من الترانزستورات المترابطة .
تعتبر الترانزستورات من أهم العناصر في الدوائر الإلكترونية ، حيث تعمل كصمامات تسمح للتيار بالتدفق في اتجاه واحد . تتكون الدائرة الإلكترونية من عناصر أخرى إلى جانب الترانزستورات مثل المكثفات و المقاومات ، وتوفر المقاومات قدرًا معينًا من المقاومة ، و يتدفق التيار بينما تخزن المكثفات الشحنة ، و العناصر الموجودة في الدائرة عبارة عن إلكترونات تعمل على تخزين الطاقة في شكل مجال مغناطيسي يسمى اداة الحث .
تحتوي الرقاقة على سلسلة من الأبواب الكهربائية التي يمكن التحكم فيها للسماح بتدفق التيار الكهربائي أو منعه .
يتطلب تصنيع الرقائق الإلكترونية مصنعًا مخصصًا ، و تبدأ عملية التصنيع بتقطيع ورقةمن المواد إلى شرائح رقيقة ، باستخدام تقنية طباعة الصور لإضافة عناصر إلكترونية إلى سطح الشريحة ، ثم ربط هذه العناصر بأسلاك دقيقة . دائرة إلكترونية .
بعد ذلك ، عندما يتم تطبيق جهد على الرقاقة الإلكترونية ، يتدفق تيار عبر الباب الكهربائي ، والذي يحول الإشارة الكهربائية إلى حركة الإلكترونات عبر مادة أشباه الموصلات ، مما يسمح للرقاقة الإلكترونية بأداء إجراء معين . يمكن . برمجة و توليد الإشارات الإلكترونية المطلوبة لتشغيل الأجهزة الإلكترونية المختلفة .
تختلف الرقائق الإلكترونية من حيث الحجم و التعقيد و التصميم و الأداء ، و يتطلب تصنيعها استخدام أحدث التقنيات المتقدمة ، ومراقبة درجة الحرارة و الضغط و تركيز المواد المستخدمة بدقة لضمان تنظيف و تحضير السطح بدقة . خطوات قبل إضافة المكونات الإلكترونية .
بالإضافة إلى ذلك ، تتطلب صناعة الرقائق الإلكترونية تقنية متقدمة لاختبار و تحليل أدائها . وذلك بسبب إجراء عملية اختبار صارمة لضمان جودة ومتانة و موثوقية الرقائق الإلكترونية .
و بالتالي ، تعد الرقائق الإلكترونية ابتكارًا رئيسيًا في عالم الإلكترونيات و هي ضرورية في تحسين أداء و وظائف العديد من الأجهزة الإلكترونية المتاحة في السوق .
تتكون الرقائق الإلكترونية من طبقات متعددة و يتم تصنيعها بواسطة آلات متقدمة تسمى ” معالجات الرقائق “. لضمان جودة الشريحة النهائية ، تتم العملية تحت درجة حرارة محددة و ظروف صحية عالية ، و يتم وضعها في غرفة خاصة .
يتضمن تصنيع الرقائق الإلكترونية وضع طبقات متعددة من الدوائر الكهربائية . يتم التحكم بدقة فيوضع هذه الطبقات و وضعها لتوفير الوظائف الإلكترونية المطلوبة .
يتم إجراء الاتصالات بين الرقائق الإلكترونية و الأجهزة أو الأدوات الإلكترونية الأخرى بتقنية تسمى “ربط الأسلاك”، والتي تتضمن توصيل أسلاك نحاسية رفيعة بالشريحة الإلكترونية ثم توصيل هذه الأسلاك بأجهزة إلكترونية أخرى .
المواد التي تصنع منها الرقاقة الإلكترونية :
تتكون الرقاقة الإلكترونية من العناصر الرئيسية التالية :
الموصل : عنصر يتميز بقدرته على توصيل التيار الكهربائي كالنحاس أو الألومنيوم .
العازل : عنصر مثل البلاستيك أو الزجاج يتميز بعد مقدرته على توصيل التيار الكهربائي .
أشباه الموصلات : هذه العناصر ليست جيدة في توصيل التيار مثل الموصلات ، لكنها أفضل من العوازل مثل السيليكون .
ما سبب نقص الرقائق الإلكترونية ؟
يمكن تصنيف الرقائق الإلكترونية على أنها سلع نادرة نسبيًا لعدة أسباب :
- تكاليف التصنيع : يتطلب تصنيع الرقائق الإلكترونية استخدام تقنيات ومعدات متطورة و مكلفة ، مما يجعلها مكلفة للغاية .
- الطلب العالمي : يتزايد الطلب على الرقائق الإلكترونية من البلدان المتقدمة تكنولوجياً . يحدث هذا في وقت يتوسع فيه استخدام الرقائق الإلكترونية في العديد من الصناعات و التطبيقات ، و يؤثر هذا الطلب العالمي على توفر الرقائق الإلكترونية في السوق .
- الاعتماد على المواد النادرة : تحتوي الرقائق الإلكترونية على العديد من المواد النادرة مثل التنجستن و التنتالوم والكوبالت و الجاليوم المستخرج من المناجم الخاصة في بعض البلدان مما يجعل الحصول عليها صعبًا و صعب الإنتاج وزيادة التكلفة .
أي دولة تشتهر بصناعة الرقائق الإلكترونية ؟
- الولايات المتحدة : من الدول الرائدة في صناعةالرقائق الإلكترونية ، مع العديد من الشركات والمصانع العاملة في هذا المجال ، بما في ذلك انتل و أبل .
- اليابان : قطاع تصنيع الرقائق في اليابان كبير و متطور ويضم العديد من الشركات الكبيرة مثل شركة سوني و شركة توشيبا .
- كوريا الجنوبية : فيكوريا الجنوبية ، تنشط مجموعات الشركات الكبيرةمثل سامسونج و إل جي في صناعة الرقائق .
- تايوان : تعد تايوان موطنًا للعديد من الشركات الناشئة التي تركز على صناعة الرقائق الإلكترونية ، مثل تايوان سيميكوندكتور و تايوان ستار .
- الصين : الصين دولة ناشئة في صناعة الرقائق الإلكترونية و تضم العديد من كبار اللاعبين والشركات الناشئة في هذا المجال ، مثل هواوي و شياومي .
تستثمر الشركات الأمريكية ما يقرب من 200 مليار دولار في 40 مشروعًا منفصلاً ، مضيفة ما يقدر بنحو 40 ألف وظيفة ، وفقًا لبيانات رابطة صناعة أشباه الموصلات .
حرب الرقائق مع الصين
تشتعل حرب الرقائق بين الصين والولايات المتحدة ، حيث تستعد بكين لإنفاق 143 مليار دولار لتعزيز التصنيع .
حتى وقت قريب ، صممت الولايات المتحدة و صنعت أسرع الرقائق و حافظت على ريادتها كقوة عظمى رقم 1 ، إلا أن المنافسين من تايوان و كوريا الجنوبية و أوروبا ، و الأهم من ذلك كله ، الصين ، بدأوا في التدهور .
و تخلت أمريكا عن عنصر رئيسي في عملية صنع الرقائق . لن يساهم هذا فقط في نقص الرقائق في جميع أنحاء العالم ، و لكن أيضًا في حرب باردة جديدة مع الصين ، و التي ستهيمن على تصنيع الرقائق في القرن الحادي و العشرين . إنه مثل السيطرة على إمدادات النفط في القرن العشرين ، البلد الذي يسيطر على هذا التصنيع يقمع القوة العسكرية و الاقتصادية للدول الأخرى .
و لعل أبرز مثال على ذلك القيود التي فرضتها إدارة الرئيس السابق دونالد ترامب على شركات أشباه الموصلات الأجنبية التي تستخدم التكنولوجيا و المعدات الأمريكية في يونيو 2020 ، و تمتد هذه القيود إلى شركة Huawei الصينية ، و الحظر جعل شركة TaiwanSemiconductorManufacturingCompany(TSMC) مورد رئيسي لشركة Huawei في مجال الرقائق المتقدمة ، مما يساعدها على الحفاظ على قدرتها التنافسية في أسواق الهواتف الذكية و معدات الشبكات . أصبح أمرًا صعبًا . .
اليوم ، تمثل تايوان حوالي 92٪ من الإنتاج العالمي لأشباه الموصلات التي تقلعن 10 نانومتر ، وهيمورد رئيسي لمعظم الرقائق التي تشغل الأجهزة الأكثر تقدمًا في العالم ، بما في ذلك iPhone . آبل : حتى في الطائرات المقاتلة إف-35 ، حوالي 60٪ من الرقائق التي تصنعها شركة TSMC هي لشركات أمريكية .
في أغسطس 2022 ، وافق الكونجرس الأمريكي على52.7 مليار دولار لدعم تصنيع و أبحاث أشباه الموصلات ، بالإضافة إلى إعانة ضريبية استثمارية بنسبة 25٪ لمصانع الرقائق بقيمة 24 مليار دولار تقريبًا .
يهدف التشريع إلى تعزيز التصنيع وسلاسل التوريد والأمن القومي في الولايات المتحدة ، وتحسين المنافسة مع الصين من خلال الاستثمار في البحث و التطوير و العلوم و التكنولوجيا .
