تمتلك شركة صينية ناشئة أول خط إنتاج تجريبي لأشباه الموصلات ثنائي الأبعاد مقاس 8 بوصات في العالم
لسنوات عديدة، كان السباق لبناء رقائق كمبيوتر أسرع وأكثر كفاءة مرتبطًا بقطعة واحدة من المعدات تسمى آلة الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية القصوى (EUV). ويعتبر هذا النظام المعقد للغاية ضروريًا لتصنيع رقائق السيليكون الأكثر تقدمًا. لقد تم عزل الصين إلى حد كبير عن هذه التكنولوجيا بسبب القيود المفروضة على التصدير، مما خلق عقبة رئيسية أمام طموحاتها في مجال أشباه الموصلات. والآن، تراهن شركة ناشئة في شنغهاي تدعى Yuanjiwei على أن مستقبل الحوسبة قد لا يتطلب أجهزة تعمل بالأشعة فوق البنفسجية على الإطلاق. كشفت الشركة عما تصفه بأول خط إنتاج تجريبي في العالم مقاس 8 بوصات مخصص لأشباه الموصلات ثنائية الأبعاد (2D)، وهي تقنية يمكن أن تسمح في النهاية ببناء شرائح متقدمة باستخدام مواد وطرق تصنيع مختلفة تمامًا. صناعة الرقائق عالقة في حلقة سيليكون. هذا الإعلان مهم لأن صناعة أشباه الموصلات تواجه مشكلة أساسية. لعقود من الزمن، قام صانعو الرقائق بتحسين الأداء عن طريق تقليص حجم الترانزستورات، وهي المفاتيح الصغيرة التي تعالج المعلومات. ومع ذلك، مع اقتراب هذه المكونات من الأبعاد الذرية، يصبح تصنيعها صعبًا ومكلفًا بشكل متزايد. كما أنهم يعانون أيضًا من تسرب كهربائي غير مرغوب فيه، حيث يستمر التيار بالتدفق حتى عندما يكون من المفترض أن يكون الترانزستور متوقفًا عن العمل. وهذا التسرب يهدر الطاقة ويولد الحرارة. كان الباحثون في جميع أنحاء العالم يستكشفون بدائل للسيليكون التقليدي، وبرزت المواد ثنائية الأبعاد كواحدة من أكثر المرشحين الواعدين. تُصنع أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد من مواد يبلغ سمكها ذرة واحدة أو بضع ذرات فقط. على عكس السيليكون التقليدي، الذي يشكل بنية بلورية ثلاثية الأبعاد، تتحرك الإلكترونات في المواد ثنائية الأبعاد بشكل أساسي داخل طبقة رقيقة جدًا، مما يمنحها اسمها “ثنائي الأبعاد”. وبسبب هذا الهيكل الفريد، يمكن للترانزستورات ثنائية الأبعاد الحفاظ على أداء كهربائي قوي حتى في المقاييس الصغيرة للغاية، حيث يصبح التحكم في أجهزة السيليكون التقليدية أكثر صعوبة. “مقارنة بالرقائق التقليدية القائمة على السيليكون، توفر أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد العديد من المزايا المحتملة. نظرًا للسمك الذري للمواد ثنائية الأبعاد، يمكن جعل الترانزستورات في أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد أصغر حجمًا دون الاعتماد على هياكل الترانزستور المعقدة بشكل متزايد،” قال باو ون تشونغ، رئيس مجلس إدارة Yuanjiwei، لـ SCMP. يمكن أن تظهر ميزة أخرى عندما يتم دمج أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد مع تقنيات تكديس الرقائق ثلاثية الأبعاد. وبما أن المواد رقيقة للغاية، فمن المحتمل أن يتم تكديس طبقات متعددة من الدوائر الإلكترونية بشكل أكثر كفاءة، مما يزيد من قوة الحوسبة وكثافة الذاكرة دون زيادة كبيرة في أثر الشريحة. ومع ذلك، فقد درس الباحثون مثل هذه المواد لأكثر من عقد من الزمن، ولكن ثبت أن توسيع نطاقها من العينات المختبرية إلى التصنيع على مستوى الرقائق أمر صعب للغاية. وهذا هو أحد الأسباب التي جعلت صناعة الرقائق تعتمد بشكل كبير على ترانزستورات السيليكون. من طاولة المختبر إلى أرضية المصنع لم يخترع الباحثون في Yuanjiwei مادة جديدة، بل ابتكروا عملية صناعية قادرة على تحويل الأبحاث المختبرية إلى شرائح فعلية. ووفقًا للشركة، فإن خطها التجريبي الجديد يغطي سلسلة التصنيع بأكملها، بدءًا من إعداد مواد أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد وحتى دمجها في الأجهزة النهائية. كما أنها تدعم عملية إزالة الشريط، وهي المرحلة الأخيرة من تصميم الرقاقة قبل الإنتاج. يعالج هذا التطور واحدة من أكبر العقبات في أبحاث أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد، والتي تثبت أنه يمكن تصنيع هذه المواد ذات السماكة الذرية بشكل متسق على نطاق مناسب لصناعة الرقائق. وقد أظهرت الدراسات السابقة أنه يمكن استخدام المواد ثنائية الأبعاد لبناء أجهزة إلكترونية عالية الأداء، وقد أظهر الباحثون مؤخرًا أساليب على نطاق الرقائق لتنمية وتصنيع هذه المواد فائقة الرقة. ومع ذلك، ركزت هذه الجهود إلى حد كبير على إثبات نجاح التكنولوجيا بدلاً من إنشاء خط أنابيب إنتاج يعمل بكامل طاقته. يتطلب تحويل العروض التوضيحية المعملية إلى عملية تصنيع قابلة للتكرار حل تحديات إضافية، بما في ذلك إعداد المواد، وتصنيع الأجهزة، وتكامل الرقائق. تقول Yuanjiwei إن خطها التجريبي الجديد مقاس 8 بوصات مصمم لسد هذه الفجوة من خلال جمع مراحل متعددة من إنتاج الرقائق معًا على منصة واحدة. وتهدف الشركة أيضًا إلى استخدام قاعدة التصنيع هذه لتطوير العمليات المتقدمة، للوصول في النهاية إلى تقنية الرقائق المكافئة لـ 5 نانومتر بحلول عام 2029 دون الاعتماد على الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية. وتتناسب هذه الجهود مع حملة أوسع تبذلها الصين لإيجاد طرق بديلة لتصنيع أشباه الموصلات المتقدمة. وفي مواجهة القيود التي تقودها الولايات المتحدة على الوصول إلى بعض أدوات صناعة الرقائق الأكثر تقدمًا في العالم، استثمرت البلاد بكثافة في أبحاث الرقائق. فهي تجمع بين الجامعات، والمختبرات التي تدعمها الدولة، وشركات تصنيع المعدات، وشركات أشباه الموصلات للحد من الاعتماد على التكنولوجيات الأجنبية. وقال مصدر مجهول لديه معرفة مباشرة بمشروع الأشعة فوق البنفسجية السري لرويترز: “الهدف هو أن تتمكن الصين في نهاية المطاف من صنع رقائق متقدمة على آلات صينية الصنع بالكامل”. طريق واعد، لكن لا تزال هناك عقبات كثيرة. على الرغم من الإثارة المحيطة بأشباه الموصلات ثنائية الأبعاد، يحذر الخبراء من أن النجاح التجاري ليس مضمونًا على الإطلاق. يعد تصنيع الرقائق من أكثر العمليات الصناعية تعقيدًا في العالم. وبحسب ما ورد أكد متخصصو الصناعة الذين حضروا إزاحة الستار عن Yuanjiwei أنه لا يمكن لشركة واحدة أن تقوم بتسويق أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد بمفردها لأن كل جزء من سلسلة التوريد يجب أن ينضج معًا. هناك أيضًا أسئلة فنية لا تزال دون إجابة. في حين أثبت الباحثون مرارًا وتكرارًا وجود ترانزستورات ثنائية الأبعاد عالية الأداء في المختبرات، فإن إنتاج ملايين أو مليارات الأجهزة المتطابقة ذات الموثوقية العالية يظل تحديًا كبيرًا. لقد كافحت العديد من تقنيات أشباه الموصلات الواعدة لتحقيق قفزة من الأوراق البحثية إلى الإنتاج الضخم. ومع ذلك، فإن إطلاق الخط التجريبي يمثل تحولًا مهمًا. وبدلاً من مجرد نشر النتائج المختبرية، يحاول يوانجيوي إثبات إمكانية تصنيع أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد على نطاق صناعي. وإذا نجحت الشركة، فقد توفر للصين طريقًا نحو رقائق متقدمة تتجاوز واحدة من أكثر التقنيات تقييدًا في عالم أشباه الموصلات.
تم النشر: 2026-07-12 13:00:00
