ادعای یک استارتاپ چینی: تولید انبوه تراشه‌های فوتونیک با لیتوگرافی نانوایمپرینت، دور زدن تحریم‌های صادراتی آمریکا

یک استارتاپ چینی تولیدکننده تجهیزات نیمه‌رسانا ادعای یک پیشرفت تولیدی کرده است که در صورت تأیید، می‌تواند شکاف قابل توجهی در استراتژی کنترل صادرات غرب ایجاد کند. شرکت «پرینانو» (Prinano) مستقر در هانگژو اعلام کرد که با موفقیت تولید انبوه تراشه‌های فوتونیک را روی ویفرهای سیلیکونی ۸ اینچی تأیید کرده است.

نکته حیاتی این است که این شرکت ادعا می‌کند بدون استفاده از تجهیزات لیتوگرافی فرابنفش عمیق (DUV) – ماشین‌های چند میلیون دلاری و به شدت محدود شده که تحت سلطه غول هلندی ASML هستند – به این هدف دست یافته است.[1]

پرینانو به جای اتکا به لیتوگرافی نوری مرسوم، از تکنیکی به نام لیتوگرافی نانوایمپرینت (NIL) استفاده کرده است. طبق افشاگری‌های فنی شرکت، این فرآیند مهر زنی فیزیکی، هزینه‌های تولید را تقریباً به یک دهم روش‌های سنتی مبتنی بر DUV کاهش می‌دهد. با دور زدن کامل سیستم‌های پیچیده پرتاب نوری که ایالات متحده و متحدانش به شدت محدود کرده‌اند، این توسعه یک مسیر جایگزین بالقوه برای زنجیره تأمین نیمه‌رسانای داخلی چین ارائه می‌دهد.[1]

اهمیت ژئوپلیتیکی این ادعا بسیار زیاد است. سال‌هاست که هسته اصلی استراتژی ایالات متحده برای مهار پیشرفت فناوری چین بر یک گلوگاه واحد متمرکز بوده است: لیتوگرافی مبتنی بر نور. سیاست‌گذاران با محدود کردن صادرات ماشین‌های پیشرفته DUV و فرابنفش شدید (EUV) شرکت ASML، قصد داشتند توانایی‌های تراشه‌سازی چین را محدود کنند. اعلامیه پرینانو نشان می‌دهد که شرکت‌های چینی به جای تلاش برای رسیدن به لیتوگرافی نوری، فعالانه در حال مهندسی راه‌حل‌های جایگزینی هستند که آن نقاط خفگی خاص را برای دسته‌ای از تراشه‌ها بی‌اهمیت می‌سازد.[1]

برای درک این چرخش، بهتر است نگاهی به نحوه ساخت سنتی تراشه‌های مدرن بیندازیم. لیتوگرافی مرسوم اساساً یک فرآیند عکاسی بسیار پیشرفته است. ماشین‌های DUV و EUV از آینه‌ها و لنزهای پیچیده و فوق‌دقیق برای تاباندن نور از طریق یک الگو استفاده می‌کنند، که طرح مدار را کوچک کرده و آن را روی یک لایه شیمیایی حساس به نور روی ویفر سیلیکونی حک می‌کنند.

این سیستم‌های نوری جزو پیچیده‌ترین ماشین‌هایی هستند که تاکنون توسط بشر ساخته شده‌اند، به همین دلیل است که ASML عملاً انحصار این بازار را در اختیار دارد.

لیتوگرافی نانوایمپرینت پرتاب نور را به طور کامل کنار می‌گذارد. NIL به جای تاباندن الگو، یک قالب نانومقیاس – شبیه به یک مهر میکروسکوپی – را مستقیماً روی یک لایه مقاوم پلیمری که به طور ویژه روی ویفر آماده شده است، فشار می‌دهد. الگو از طریق تماس فیزیکی منتقل می‌شود. از آنجایی که نیاز به منابع نوری شدید و لنزهای نوری بی‌نقص را از بین می‌برد، هزینه‌های سرمایه‌ای لازم برای ساخت یک دستگاه NIL کسری از هزینه یک سیستم DUV است.

پرینانو ادعا می‌کند که سیستم اختصاصی «کوسن هوای خلاء PL-AS» چندین مشکل تاریخی روش مهر زنی را حل می‌کند. ابزارهای قدیمی NIL اغلب یک ناحیه کوچک از ویفر را در یک زمان فشار می‌دادند که کند بود و مستعد خطاهای تراز بود. پرینانو تأکید می‌کند که فناوری کوسن هوای آن، فشار یکنواختی را به طور همزمان در کل ویفر ۸ اینچی اعمال می‌کند. گزارش شده است که این فشرده‌سازی کامل ویفر، تغییرات ضخامت لایه باقیمانده را به زیر دو نانومتر کاهش می‌دهد و عمق الگوی ثابتی را تضمین می‌کند.

مشخصات فنی ادعا شده توسط این استارتاپ بسیار رقابتی است. پرینانو گزارش می‌دهد که تجهیزات آن می‌توانند به وضوح عرض خط زیر ۱۰ نانومتر دست یابند، با دقت تراز تنظیم شده در سطوح زیر ۱۰۰ نانومتر. این شرکت با همکاری «شنژن لیترا تکنولوژی» (Shenzhen Litra Technology)، از تحویل اولین نمونه اولیه تجهیزات خود در سال ۲۰۲۵ به تأیید تولید واقعی در مقیاس ویفر در تابستان امسال منتقل شد.[1]

با این حال، هدف این فناوری به اندازه خود روش مهم است. پرینانو ادعا نمی‌کند که پردازنده‌های گوشی‌های هوشمند یا تراشه‌های منطقی هوش مصنوعی می‌سازد. این پیشرفت به طور خاص برای تراشه‌های فوتونیک طراحی شده است. برخلاف نیمه‌رساناهای سنتی که جریان‌های الکتریکی را پردازش می‌کنند، تراشه‌های فوتونیک از نور برای انتقال داده استفاده می‌کنند. آن‌ها سخت‌افزار بنیادی برای ارتباطات فیبر نوری، لایدار خودرو (automotive LiDAR) و حسگرهای محیطی پیشرفته هستند.

تراشه‌های فوتونیک به طور منحصر به فردی برای لیتوگرافی نانوایمپرینت مناسب هستند. معماری یک تراشه فوتونیک به شدت به ساختارهای تکراری و یکنواخت مانند موج‌برها (waveguides)، شبکه‌ها (grating) و تشدیدکننده‌های حلقوی (ring resonators) متکی است. تکثیر این هندسه‌های تکراری با یک مهر فیزیکی بسیار آسان‌تر از گیت‌های منطقی آشفته و فوق‌متراکم یک CPU است. علاوه بر این، تراشه‌های فوتونیک عموماً نسبت به نرخ نقص‌های میکروسکوپی که از لحاظ تاریخی NIL را هنگام اعمال بر تراشه‌های منطقی دچار مشکل کرده، حساسیت کمتری دارند.

این تخصص مستقیماً با رونق جهانی هوش مصنوعی تلاقی دارد. با افزایش مقیاس مراکز داده هوش مصنوعی به ابعاد بی‌سابقه، سیم‌های مسی که هزاران GPU را به هم متصل می‌کنند، به محدودیت‌های فیزیکی سرعت و گرما رسیده‌اند. صنعت به سرعت در حال تغییر به سمت اتصالات نوری است – استفاده از نور برای اتصال تراشه‌ها به یکدیگر. اگر یک شرکت چینی بتواند بازار را با تراشه‌های فوتونیک ارزان و تولید انبوه پر کند، مزیت حیاتی در زیرساخت نامرئی که قدرت هوش مصنوعی نسل بعدی را تأمین می‌کند، به دست می‌آورد.

با وجود ظرافت استراتژیک این ادعا، تحلیلگران نیمه‌رسانای غربی به شدت نسبت به آن ابراز تردید می‌کنند. یک بیانیه مطبوعاتی در وی‌چت (WeChat) به معنای یک محصول تأیید شده نیست، و پرینانو هیچ داده‌ای در مورد حجم تولید، بازده تجاری یا مشتریان نام‌برده شده فاش نکرده است. تأیید مستقل شخص ثالث کاملاً غایب است و باعث می‌شود صنعت، رقم ۹۰ درصدی کاهش هزینه این استارتاپ را به عنوان یک جاه‌طلبی بپذیرد تا یک واقعیت اقتصادی اثبات شده.[1]

تاریخ دلایل زیادی برای احتیاط ارائه می‌دهد. لیتوگرافی نانوایمپرینت تقریباً دو دهه پیش به عنوان یک مسیر بن‌بست برای تراشه‌سازی جریان اصلی کنار گذاشته شد. در حالی که غول ژاپنی کانن (Canon) اخیراً تلاش‌های تجاری NIL را با سیستم‌های گام‌به‌گام احیا کرده است، واقعیت‌های فیزیکی مهر زنی در مقیاس نانو بسیار دشوار است. هر بار که قالب با ویفر تماس پیدا می‌کند، خطر جذب ذرات میکروسکوپی وجود دارد که منجر به افزایش نرخ نقص و فرسایش سریع الگو می‌شود.

تحلیلگران در شرکت‌های تحقیقاتی مانند «سمی‌آنالیز» (SemiAnalysis) اشاره می‌کنند که هزینه‌های سرمایه‌ای تنها یک متغیر در اقتصاد نیمه‌رساناها است. حتی اگر یک دستگاه NIL یک دهم یک ابزار DUV هزینه داشته باشد، اثربخشی واقعی آن کاملاً به توان عملیاتی و طول عمر قالب بستگی دارد. اگر یک مهر چند میلیون دلاری پس از چند هزار بار استفاده فرسوده شود، هزینه‌های عملیاتی به سرعت صرفه‌جویی اولیه سخت‌افزاری را از بین خواهد برد.[2]

با این وجود، این اعلامیه نشان‌دهنده یک تغییر ملموس در نحوه مبارزه در جنگ نیمه‌رساناها است. شرکت‌های چینی به جای تلاش برای شکست دادن شرکت‌های غربی در بازی خودشان – بازی‌ای که توسط دهه‌ها حق ثبت اختراع و زنجیره‌های تأمین تثبیت شده محافظت می‌شود – به طور فزاینده‌ای در حال بررسی فناوری‌های نامتقارن هستند. آن‌ها با به کارگیری روش‌های کنار گذاشته شده یا تخصصی در بخش‌های خاص و با رشد بالا مانند فوتونیک، مسیرهایی با کمترین مقاومت را پیدا می‌کنند.[1]

چه ویفرهای ۸ اینچی پرینانو در حال حاضر به صورت انبوه عرضه شوند یا صرفاً یک اثبات مفهوم آزمایشگاهی موفق باشند، این نقطه عطف یک سیگنال واضح است. چشم‌انداز جهانی نیمه‌رساناها در حال تکه‌تکه شدن است و کنترل‌های صادراتی به عنوان کاتالیزوری برای اکوسیستم‌های فناوری موازی عمل می‌کنند. با شتاب گرفتن تقاضا برای محاسبات نوری، مسابقه تولید نور ممکن است در نهایت بدون نیاز به یک لنز نوری واحد برنده شود.