الصين تتقن EUV أسرع مما كان متوقعًا

نموذج أولي صيني لتقنية EUV يصل مبكرًا

مع تحسن تقنيات الحوسبة، تم اختراع شرائح أكثر تقدمًا بشكل متزايد. الجيل الأخير من عقد 3 نانومتر و2 نانومتر صغير جدًا بحيث يكون طول موجة الضوء العادي كبيرًا جدًا لتشكيل الميزات على هذا النطاق بشكل موثوق.

هذا ليس جديدًا، فقد استخدمت الصناعة منذ زمن طويل ضوء DUV (الأشعة فوق البنفسجية العميقة) لإجراء الطباعة على رقائق السيليكون. ولكن للوصول إلى النطاق النانومتري لأكثر تصاميم الشرائح تقدمًا، كان من الضروري وجود مصدر ضوء بطول موجة أقصر.

هذا المصدر الضوئي وطريقة الطباعة تُسمى EUV (الأشعة فوق البنفسجية القصوى).

المصدر: Zeiss

حتى الآن، كانت تقنية EUV احتكارًا للشركة الهولندية ASML (ASML )، الشركة الوحيدة المصنعة لأجهزة طباعة EUV في العالم.

في عام 2019، تم تصنيع شرائح عقد 7 نانومتر من TSMC باستخدام أول عملية EUV، مما وفر منتجات للعملاء بكميات عالية للسوق.

التحكم في الوصول إلى تقنية EUV كان محور العقوبات الأمريكية على صناعة أشباه الموصلات في الصين. منذ عام 2018، بدأت الولايات المتحدة تضغط على هولندا لمنع ASML من بيع آلات EUV، ومكوناتها، وخدمات الصيانة.

الفكرة كانت أن تقييد الوصول إلى EUV سيبطئ قدرة الصين على تصنيع شرائح متقدمة، ومع حدود تصدير مسرعات الذكاء الاصطناعي المتقدمة، سيساعد ذلك الولايات المتحدة على الحفاظ على تفوقها في سباق الذكاء الاصطناعي.

لكن يبدو الآن أن دفع الصين للاستقلالية في مجال أشباه الموصلات تسارع تحت الضغط، ورويترز تقرر أن الصين أكملت نموذجًا أوليًا لجهاز EUV. إذا استمر التطوير وفقًا للخطة، قد يبدأ إنتاج الشرائح بحلول عام 2028، مع تصعيد الإنتاج من هناك.

ليس فقط أن هذا قد يعقّد جهود الغرب للحد من وصول الصين إلى التصنيع المتقدم، بل قد يمثل أيضًا تهديدًا طويل الأمد لسلسلة إمداد أشباه الموصلات التي تركز على الغرب—مما يأتي قبل سنوات عديدة مما توقعه العديد من المحللين المتفائلين بشأن الصين.

“في أبريل، قال الرئيس التنفيذي لـ ASML كريستوف فوكيت إن الصين ستحتاج إلى ‘سنوات عديدة عديدة’ لتطوير مثل هذه التقنية.”

“لكن وجود هذا النموذج الأولي، الذي رُصد لأول مرة من قبل رويترز، يشير إلى أن الصين قد تكون أقرب بسنوات إلى تحقيق الاستقلالية في أشباه الموصلات مما توقعه المحللون.”

كيف تعمل طباعة EUV فعليًا

ما يجعل EUV فريدة—ولماذا ظلت احتكارًا لـ ASML لسنوات عديدة—هو أن EUV ليست مجرد تقنية واحدة، بل تجميع للعديد من إنجازات الهندسة فائقة الدقة في نظام متكامل واحد.

الجزء الأول هو ليزر CO₂ فائق القوة بقدرة تقارب 30 كيلواط، مما يجعله أحد أقوى الليزرات النبضية الصناعية في العالم. في آلات ASML، يُصنع بواسطة الشركة الألمانية Trumpf.

لكن ليس هذا الليزر هو ما ينتج ضوء EUV؛ إنه مصدر الطاقة. لتوليد EUV، يسخّن النظام قطرات صغيرة من القصدير المنصهر إلى بلازما، وتطلق آلات ASML نحو 50,000 قطرة قصدير كل ثانية.

يجب أن تُدفأ البلازما إلى درجات حرارة هائلة—غالبًا ما تُذكر بالقرب من 220,000 °C (360,000 °F)—مما يخلق ظروفًا أكثر حرارة من سطح الشمس ويدفع الهندسة الصناعية إلى حدودها القصوى.

يجب أن يتم كل ذلك في فراغ شبه كامل، لأن الهواء (ومعظم المواد) يمتص ضوء EUV.

المصدر: SemiEngineering

ولا يزال هناك المزيد. الآن يجب توجيه ضوء EUV وتشكيله وتركيزه بدقة مذهلة لتشكيل رقائق السيليكون في حافة التكنولوجيا—غالبًا ما يُناقش من حيث كثافة الترانزستورات التي تقترب من 100 مليون ترانزستور لكل مليمتر مربع للعقد المتقدمة.

هذه المرايا المقوسة، التي طورتها شركة البصريات الألمانية Zeiss، يجب تصنيعها ومحاذاتها بدقة تقترب من المستوى الذري.

“إذا قمت بتكبير مرآة EUV إلى حجم ألمانيا، فإن أكبر عدم تسوية—قمة زوغسبيتزه، إذا جاز التعبير—ستكون بارتفاع 0.1 مليمتر كامل.”

هذه الدقة شديدة لدرجة أن دقة توجيه المرايا غالبًا ما تُوصف بتشبيهات حية. على سبيل المثال، إذا استُخدمت مرآة EUV لإعادة توجيه شعاع نحو القمر، فإنها نظريًا ستكون دقيقة بما يكفي لضرب جسم بحجم كرة تنس على سطح القمر.

هذه البصريات مغطاة أيضًا بطبقة متعددة—غالبًا ما تتناوب مواد مثل السيليكون والموليبدينوم—بسماكة بضعة ذرات لكل طبقة.

“لهذا، قد يصل عدد الطبقات إلى 100 طبقة مكدسة فوق بعضها هنا. طبقة واحدة فقط تعكس حوالي واحد بالمئة من الضوء—الخسارة ستكون كبيرة جدًا.

النتيجة هي انعكاس يجعل ما يصل إلى 70 بالمئة من الضوء قابلًا للاستخدام.”

أخيرًا، يجب أن يتحرك رقاقة السيليكون نفسها وتُمحى بدقة استثنائية. تقيس المستشعرات الموضع باستمرار، ويجب أن يحافظ مسرح الرقاقة على الدقة مع مقاومة التشوه الناتج عن التغير الحراري والحركة عالية السرعة.

لذا، عند أخذ كل هذه الخطوات في الاعتبار (والشرح أعلاه لا يزال تبسيطًا)، يتضح لماذا تكرار EUV صعب للغاية: فهو يتطلب إعادة إنتاج ليس فقط التصميم، بل نظامًا بيئيًا واسعًا من المواد، والقياسات، والتحكم، والبصريات، وأنظمة الفراغ، والتصنيع النظيف الفائق—متكاملًا في آلة واحدة.

لماذا من الصعب تكرار EUV

اسحب للتمرير →

مشروع الصين “مانهاتن” لتقنية EUV: تعبئة شاملة لأشباه الموصلات

تعبئة شاملة

نظرًا لأهمية الشرائح المتقدمة في المنافسة على الذكاء الاصطناعي، الروبوتات المتقدمة، والتقنية العسكرية، فإن مقارنة دفع الصين المحلي لتقنية EUV بمشروع مانهاتن ليست مجرد بلاغة—إنها تعكس حجم وإلحاح الجهد.

أولًا، يبدو أن كميات هائلة من رأس المال العام والخاص قد صُبّت في الجهد الأوسع لأشباه الموصلات، مع ما لا يقل عن 37 مليار يورو تم تعبئتها في بداية 2025، وربما أكثر من ذلك عبر أبحاث الجامعات، المرافق الصناعية، الإعانات للموردين الحيويين، الشراء المضمون، والطلب المدعوم من الدولة للشرائح المستقبلية.

ولعل ذلك لم يكن مفاجئًا تمامًا، مع براءة اختراع من هواوي متعلقة بـ EUV تم تقديمها في ديسمبر 2022.

وبالتوازي، شركة صينية أخرى، SMIC، تمكنت من استخدام آلات DUV القديمة لإنتاج شرائح من فئة 5 نانومتر دون EUV—مما يوضح مدى قوة الحافز “الاعتماد على الأدوات المحدودة”.

كما تم استكشاف مفهوم آخر: توليد ضوء EUV عبر مسرع جسيمات (سينكروترون)، وهو اتجاه نوقش منذ عام 2023 وربط بـ منشور علمي من عام 2022.

كل هذه الجهود توضح الأهمية الضخمة التي وضعتها المؤسسات والشركات الصينية إما على إتقان EUV—أو بناء بدائل تنافسية بدونه.

كانت هواوي، العملاق الصيني المتعرض للعقوبات، محورية في هذه الجهود.

“نشرت هواوي موظفين إلى مكاتب، مصانع، ومراكز أبحاث في جميع أنحاء البلاد لهذا الجهد.”

“غالبًا ما ينام الموظفون المخصصون لفرق أشباه الموصلات في الموقع ولا يُسمح لهم بالعودة إلى منازلهم خلال أسبوع العمل، مع تقييد الوصول إلى الهواتف للفرق التي تتعامل مع مهام حساسة.”

كيف سرّعت استقطاب المواهب برنامج EUV الصيني

جهد آخر لفتح EUV—أكثر سرية—ركز على استقطاب الخبرة والموهبة البشرية التي جعلت EUV ممكنًا في الأصل.

كان كبار المهندسين، بمن فيهم بعض الذين عملوا في ASML وتقاعدوا لاحقًا، أهدافًا رئيسية للتجنيد. وتشير التقارير أيضًا إلى أن موظفين حاليين في ASML تم استهدافهم للتجنيد منذ عام 2020.

“أحد المهندسين الصينيين المخضرمين من ASML الذي تم تجنيده للمشروع فوجئ عندما وجد أن مكافأة توقيعه السخية جاءت مع بطاقة هوية صادرة باسم مستعار، وفقًا لأحد الأشخاص المطلعين على تجنيده.”

“بمجرد دخوله، تعرف على زملائه السابقين في ASML الذين كانوا يعملون أيضًا تحت أسماء مستعارة وطُلب منه استخدام أسمائهم الزائفة في العمل للحفاظ على السرية.”

يُقال إن هذه التجنيدات كانت جزءًا من جهد أوسع لجلب أفضل المواهب إلى الصين، حيث عُرض على خبراء أشباه الموصلات العاملين في الخارج مكافآت توقيع وإعانات منذ سنوات.

يبدو أن تعديل بعض القواعد الوطنية لتسهيل عمل هؤلاء الخبراء قد حدث في حالات معزولة. على سبيل المثال، أُعطيت بعض المواطنين المتجنسين من دول أخرى جوازات سفر صينية وسُمح لهم بالحفاظ على جنسية مزدوجة، رغم أن الصين تحظر رسميًا الجنسية المزدوجة.

قد يكون كون العديد من هؤلاء المهندسين من الجنسية أو الأصل الصيني قد سهل عملية التجنيد.

بشكل عام، الادعاءات بأن الصين “تسرق التكنولوجيا فقط” غالبًا ما تكون تبسيطًا مفرطًا لبيئة بحث وهندسة سريعة النمو. ومع ذلك، في هذه الحالة المحددة، قد يكون التداخل مع أسرار تجارية لـ ASML ذا معنى.

“بينما لا تستطيع ASML التحكم أو تقييد مكان عمل الموظفين السابقين، جميع الموظفين ملزمون بشروط السرية في عقودهم”، صرحت الشركة، وأضافت أنها “نجحت في اتخاذ إجراءات قانونية ردًا على سرقة الأسرار التجارية”.

داخل النموذج الأولي الأول لطباعة EUV في الصين

نتيجة توظيف موظفين سابقين من ASML، عكس هندسة أجزاء EUV، وتطوير بدائل محلية، يبدو أنها أنتجت نموذجًا أوليًا أكبر بكثير من أنظمة EUV النموذجية التي تزن 180 طن وتُشبه حافلة مدرسية—مما يُقال إنه يشغل كامل مساحة مصنع.

قد يشير ذلك إلى أن النموذج الأولي إما يستهلك طاقة أكبر، أو أقل تكثفًا، أو أقل كفاءة، أو ببساطة في مرحلة أولية من التحسين مقارنةً بتصاميم الإنتاج الخاصة بـ ASML.

قد تكون المكونات المستخرجة من آلات ASML القديمة، إلى جانب الأسواق الثانوية لقطع من موردي ASML، قد ساعدت أيضًا في تجميع نموذج أولي يعمل بينما تتصاعد التصنيع المحلي أو تتحسن الجودة.

مكون رئيسي قد يزال مفقودًا—وهو بصريات Zeiss الصعبة الاستنساخ بأداء مماثل—وهو ما يُقال إنه أحد الأسباب التي تجعل الآلة لا تستطيع بعد إنتاج شرائح بالمستوى المطلوب.

High-NA EUV: الجبهة التالية في سباق الشرائح

إذا استغرق تطوير EUV من قبل ASML عقودًا، فإن ظهور نموذج صيني أوليًا يشير إلى أن اللحاق—على الأقل في إظهار النظام الأساسي—قد يحدث أسرع بكثير مما افترض الكثيرون.

هذا يضع ضغطًا على قادة أشباه الموصلات الغربيين لدفعهم بقوة أكبر نحو الجيل التالي: EUV ذو الفتحة العددية العالية (High-NA).

High-NA EUV تُختبر بالفعل من قبل شركات مثل Intel (INTC )، وقد تم تقييمها من قبل Samsung وTSMC. أعلنت Intel علنًا عن استهداف جداول زمنية لإنتاج كميات بحلول عام 2028، بينما يبدو أن كلًا من TSMC وSamsung أكثر حذرًا، محتفظين بـ High-NA EUV للـ <2nm المستقبلية بدلاً من تسريعها إلى النشر الجماعي.

“كلما زادت الزوايا التي يلتقط منها النظام البصري الضوء، كلما كانت التفاصيل المعروضة أدق. وهذا يعني أن أنظمة EUV البصرية تصبح أكبر وأكبر.”

Zeiss حول High-NA EUV

أنظمة High-NA تستخدم عناصر بصرية أكبر، مما قد يمنح ASML ميزة مستدامة عبر شريكها البصري Zeiss.

المصدر: Zeiss

مرآة لطباعة EUV ذات الفتحة العددية العالية تبلغ حوالي ضعف حجم المرايا الحالية وتزن عشرة أضعافها—مما يجعل النظام الكلي أكبر، أثقل، وأكثر تعقيدًا.

“أكثر من 40,000 جزء من البصريات الإسقاطية لـ High-NA-EUV يزن حوالي اثني عشر طنًا لضمان تركيز عالي الدقة – سبعة أضعاف حجم ووزن طباعة EUV التقليدية.”

ماذا يعني ذلك للمستثمرين؟

على المدى القصير، من المحتمل أن يتغير القليل. يُقال إن آلة EUV الصينية لا تزال نموذجًا أوليًا فقط، ولا يزال غير واضح إلى أي مدى تعتمد على أجزاء ASML المعاد تدويرها أو المستخرجة مقابل مكونات صُنعت بالكامل في الصين.

ومع ذلك، من الصعب الافتراض أن الصين ستفشل إلى الأبد. مع وجود ما يكفي من المتخصصين، والتمويل، والوقت، لا يوجد سبب واضح للاعتقاد بأن المؤسسات الصينية لا يمكنها في النهاية تكرار معظم قدرات EUV—خاصة مع نضوج النظام البيئي الأوسع للمكونات، والمواد، والقياسات.

يجب أيضًا التعامل بحذر مع التشكيك في قدرة الصين على استبدال مكون محدد، مثل مرايا Zeiss. تحليلات سابقة أشارت إلى أن الصين متأخرة بأكثر من 15 سنة، ومع ذلك تم الإبلاغ الآن عن نموذج أولي.

على المدى الطويل (5–10 سنوات)، قد تبني الصين سلسلة إمداد أشباه موصلات موازية تكون مستقلة ليس فقط على مستوى المصانع، بل أيضًا على مستوى تصنيع المعدات.

في البداية، من المحتمل أن تُعطي الإنتاجية المتقدمة محليًا الأولوية للطلب المحلي، مما يقلل من مبيعات الشرائح المتقدمة، أدوات التصنيع، والمكونات الداعمة إلى الصين.

مع مرور الوقت، قد يضغط ذلك على إيرادات وهوامش صانعي معدات أشباه الموصلات الغربيين ومورديهم، مما يقلل من قدرتهم على إعادة الاستثمار بمستويات البحث والتطوير السابقة.

الأمر الأكثر إقناعًا بالنسبة لشركات مثل ASML وصانعي المعدات الآخرين—وحتى للمصانع—هو أن الشرائح المتقدمة المصنوعة في الصين قد تنافس مباشرة في الأسواق الخارجية، خاصة عبر شبكات التجارة المتوسعة للبلدان الـ BRICS وSCO (منظمة شنغهاي للتعاون).

الخلاصة

ظهور نموذج أولي صيني لتقنية EUV قبل بسنوات مما توقعه الكثيرون يُعد علامة فارقة حقيقية. إنه يشير إلى أن ضوابط التصدير والعقوبات من غير المرجح أن تقيد القدرة التقنية بشكل دائم في قطاع طالما احتفظ الغرب بميزة هيكلية فيه.

في أفضل الأحوال، قد تؤخر القيود التقدم؛ وفي أسوأ الأحوال، قد تسرّعها بخلق سوق محلية محمية يضم حوالي 1.5 مليار شخص بدعم حكومي قوي وقدرة صناعية.

هذا لا يعني أن الصين ستبدأ فورًا في إنتاج شرائح متقدمة على أدوات EUV محلية. لكن هذا يعني أن المسار نحو ذلك الهدف أصبح الآن أوضح—وأسرع—مما كان يُفترضه الكثيرون سابقًا.

بشكل عام، يعزز ذلك فكرة أن الصين تتطور إلى قوة تقنية كبرى، ليست مجرد أكبر قاعدة تصنيع في العالم.

بعض التحليلات تجادل بأن الصين الآن تتصدر حصة كبيرة من المجالات العلمية المتقدمة، وهو ما يتحدى السردية البسيطة التي تقول إن التقدم يحدث فقط من خلال التقليد—حتى وإن ظلت نزاعات الأسرار التجارية والنزاعات المتعلقة بالملكية الفكرية سمة حقيقية لهذا التنافس.

في حين أن اختراق الصين يغيّر الأفق الطويل الأمد، يجب على المستثمرين الذين يبحثون عن سيطرة فورية في مجال أشباه الموصلات أن يظلوا يراقبون القائد الحالي للسوق.

شركة أشباه الموصلات – TSMC

صعود الصين كقوة تقنية له أهمية استراتيجية، لكن في الوقت الحالي لا يزال معدات تصنيع أشباه الموصلات الصينية متأخرة—أو فقط تقترب من—أكثر الأنظمة الغربية تقدمًا.

لذلك عندما يتعلق الأمر بأعمال المصانع، من المحتمل أن تظل الانضباطية العملية، تعلم العائد، والخبرة التشغيلية حاسمة خلال العقد القادم.

في النهاية، يهيمن إنتاج أشباه الموصلات على الخبرة المتخصصة والقدرة على الإنتاج الضخم لتقليل التكلفة. لا توجد شركة أبدعت هذا النموذج أفضل من TSMC، الرائدة التايوانية في تصنيع الشرائح فائقة التقدم.

تنتج TSMC أساسًا شرائح سيليكون، بما في ذلك أكثر العقد تقدمًا 3 نانومتر والعقد القادمة من فئة 2 نانومتر. وبما أنها تصنع أكثر الشرائح تقدمًا (وأغلى) فإنها تستحوذ على حصة مهيمنة من إيرادات المصانع العالمية.

المصدر: Eric Flaningam

توسّع TSMC أيضًا طاقة التصنيع في الولايات المتحدة، خاصةً من خلال استثمارات كبيرة في مصانع أريزونا.

مع تقدم تطوير High-NA EUV بالفعل، قد تظل TSMC خطوةً أمام منافسيها الصينيين مثل SMIC لسنوات—خاصةً في العائد، الاعتمادية، ونضج التصنيع عالي الحجم.

وحتى مع منافستها الشديدة ضد Samsung وIntel وغيرها من المصانع، لا تزال TSMC في موقع يمكنها من الدفاع عن ريادتها ضد المنافسة المتصاعدة من الصين—على الأقل في المستقبل القريب.

آخر أخبار وتطورات سهم TSMC (TSM)