الحوسبة
تقنيّة Lace Lithography تحل محل تقنيّة EUV Lithography بأشعة ذرات أصغر بـ10 مرات
أضف Securities.io إلى مصادرك المفضلة على Google
تصوير أشباه الموصلات هو التقنية الأكثر أهمية في دعم العالم الحديث، حيث يشكل أساس تصنيع الرقائق والذاكرة وأجهزة الذكاء الاصطناعي وجميع أنواع المكونات الإلكترونية. وحتى اليوم، لا يزال مبدأ الليثوغرافيا، أو بالأحرى التصوير الضوئي، هو نفسه كما كان عندما تم اختراعه.
يتم إصدار مصدر ضوء قوي، يُركز ويوجه، بحيث يمكنه نقش نمط على رقاقة سيليكون، مخلقًا الترانزستورات وغيرها من المكونات الدقيقة التي تجعل الإلكترونيات الحديثة ممكنة.
المصدر: Fabricated Knowledge
بالطبع، هذا تبسيط مفرط، حيث إن عملية الإنتاج الفعلية تشمل العديد من الخطوات الأخرى لإضافة وإزالة المواد، وإزالة الشوائب، وتثبيت وتعبئة المنتجات النهائية، إلخ. ومع ذلك، غالبًا ما يكون التصوير الضوئي هو الخطوة الأكثر حيوية.
هذا يتضح تمامًا من خلال أكثر أشكال الليثوغرافيا تقدماً، وهي ليثوغرافيا EUV (الليثوغرافيا فوق البنفسجية المتطرفة)، التي تستخدم أشعة فوق بنفسجية عالية الطاقة لنقش رقاقة السيليكون بأصغر قدر ممكن. هذه تقنية يسيطر عليها تقريبًا شركة واحدة فقط، الشركة الهولندية ASML (ASML ) (انظر تقريرنا الاستثماري عن الشركة لمزيد من المعلومات)، رغم أن الصين تحاول بنشاط تطوير نسخة مستقلة خاصة بها من هذه التقنية.
“الرقائق تدير العالم. وصنعها يصبح أكثر صعوبة. تكلف أكثر آلات الليثوغرافيا تقدمًا اليوم أكثر من 380 مليون يورو لكل وحدة، ومن المتوقع أن يتجاوز الجيل التالي 700 مليون يورو. إنها معقدة للغاية، وتستهلك طاقة كبيرة، وتُستورد من مورد واحد.
شركة رأس المال المغامر Atomico، المستثمر في Lace Lithography
حتى اليوم، تطورت الليثوغرافيا في الغالب عبر مصدر ضوء أكثر دقة وقوة، متجهة إلى أطوال موجية أكثر طاقة وأنظمة تحكم أكثر تعقيدًا.
قد يصل هذا العملية قريبًا إلى حدٍّ، حيث لا يمكن لأي تصوير ضوئي أن يكون أكثر دقة من حجم طول موجة الضوء الذي يستخدمه.
المصدر: Allresist
لهذا السبب يعمل فرق من الباحثين حول العالم على بدائل يمكنها إنشاء مكونات حوسبة أكثر دقة وقوة، خاصة في عصر الذكاء الاصطناعي الذي يتطلب سعة حوسبة متزايدة.
إحدى هذه البدائل قد تكون استخدام الذرات الفردية مباشرة بدلاً من الضوء، وهو نهج تدعمه الشركة النرويجية Lace Lithography. قامت الشركة في مارس 2026 بجمع 40 مليون دولار في جولة تمويل من الفئة A، وتدعمها مايكروسوفت.
من الضوء إلى الذرات
قانون مور يواجه حدودًا صلبة
يمكن للتصوير الضوئي أن يكون دقيقًا للغاية، حيث ينقش رقاقة السيليكون المستهدفة على مقياس النانومتر. ومع ذلك، لأسباب فيزيائية أساسية، لا يمكن لأي ضوء أن يكون أكثر دقة من طول موجته الخاصة.
بمصطلحات أكثر تقنية، المشكلة الرئيسية هي حد الانحراف، حيث تبدأ أشعة الضوء المختلفة بالتداخل مع بعضها وتطمس النمط المطلوب.
المصدر: ResearchGate
لذلك، رغم أن الضوء EUV المتزايد القوة يمكن أن يساعد، إلا أنه سيواجه قريبًا حدًا صلبًا بسبب الفيزياء، ربما خلال 10 سنوات. هذا سيعطل قانون مور، الاتجاه التجريبي لصناعة أشباه الموصلات لمضاعفة كثافة الترانزستورات كل سنتين.
«النتيجة هي عنق زجاجة في التصنيع في قلب الاقتصاد العالمي، يأتي بالضبط في اللحظة التي يدفع فيها الذكاء الاصطناعي طلبًا غير مسبوق على الحوسبة. الصناعة كانت تعلم أن هذا سيأتي، لكن لم يكن هناك إجابة موثوقة من قبل.»
شركة رأس المال المغامر Atomico، المستثمر في Lace Lithography
النقش باستخدام الذرات
حد الانحراف ناتج عن طبيعة الضوء، الذي هو موجة. لكن الذرات الفردية لا تخضع لهذا الحد. أو بدقة أكبر، يمكنها أن تتصرف كموجات، مثل جميع الأجسام على المستوى الكمومي، لكن بطول موجة أصغر بكثير من الضوء.
«الذرات تتصرف كموجات، لكن بطول موجات أقصر بكثير، مما يتيح هياكل أدق بشكل كبير، ورقائق أقوى، واستهلاك طاقة منخفض جذريًا.»
استنادًا إلى هذا المبدأ، تطور Lace Lithography طريقة تقوم بالليثوغرافيا باستخدام شعاع من ذرات الهيليوم بدلاً من الضوء.
العرض الذي ستستخدمه Lace Lithography لصنع الرقائق يساوي تقريبًا عرض ذرة هيدروجين واحدة، أي 0.1 نانومتر. بالمقارنة، تستخدم أدوات الليثوغرافيا الخاصة بـ ASML شعاعًا ضوئيًا يبلغ عرضه حوالي 13.5 نانومتر، وشعر الإنسان يبلغ عرضه حوالي 100,000 نانومتر.
بالطبع، ليست هذه فكرة جديدة، فقد تم النظر في هذا المفهوم لعقود بسبب المزايا الدقيقة المتأصلة التي توفرها الذرات مقارنة بالضوء، خاصةً مع صعوبة إنشاء وتوجيه ضوء مثل EUV، الذي يُنتج عبر تسخين آلاف القطرات الصغيرة من القصدير كل ثانية.
لكن المشكلة الرئيسية كانت إنشاء مثل هذا القالب. القوالب الضوئية التقليدية تُصنع من ركيزة من الكوارتز أو الزجاج مغطاة بطبقة غير شفافة تُنقش عليها نمط الجهاز المُصنع. هذه الطبقة هي في الأساس القالب للرقائق التي ستُنقش على رقاقة السيليكون، على الرغم من تصغيرها إلى مقياس أصغر بكثير أثناء عملية النقش.
لإنشاء قالب يعمل مع الذرات، اعتُبرت رياضيات المشكلة معقدة للغاية حتى الآن لتصميم قالب لتصوير الليثوغرافيا باستخدام شعاع الذرات.
هذا هو الآن المشكلة التي تدعي Lace Lithography أنها حلتها.
Lace Lithography
نظرة عامة على Lace Lithography
تم إطلاق الشركة في عام 2023 وتطمح إلى أن تكون «تطور تقنية نمط الرقائق الثورية للقرن القادم من إنتاج الرقائق».
تأسست الشركة على يد Bodil Holst، فيزيائية دنماركية-نرويجية وأستاذة مشاركة في قسم الفيزياء والتكنولوجيا بجامعة بيرغن في النرويج، مع Adria Salvador Palau، طالبة الدكتوراه السابقة لها.
تمتلك الشركة مرافق في النرويج وإسبانيا وهولندا، ومقرها الرئيسي في بيرغن، النرويج.
من أجل حل مشكلة إنشاء القوالب لتصوير الليثوغرافيا بالشعاع، استفاد الفريق من الذكاء الاصطناعي لحل الرياضيات التي كانت غير محلولة سابقًا. يوضح ذلك كيف قد لا يغيّر الذكاء الاصطناعي طريقة أداء بعض المهام فحسب، بل يفتح إمكانيات جديدة كليًا في العلوم الصعبة والهندسة.
«المشكلة الصعبة المتبقية كانت تصميم القالب: اعتُبرت الرياضيات المتضمنة غير قابلة للحل عمليًا. حلت Lace ذلك باستخدام خوارزمية مملوكة تعتمد على الذكاء الاصطناعي تُسرّع الحساب بأكثر من 15 مرتبة من الأوامر. هذا ليس تحسينًا تدريجيًا. إنه تحول فئوي.»
نظريًا، يمكن لهذه التقنية أن تسمح بالنقش أصغر بـ10 مرات من حتى أكثر تقنيات الليثوغرافيا الضوئية تقدمًا.
قدمت الشركة العلم وراء إنجازها في مؤتمر SPIE العلمي المتخصص في الليثوغرافيا المتقدمة + النمط في سان خوسيه، كاليفورنيا.
في ملخص هذا العرض, يُشرح أن «الميزة الأساسية لاستخدام الذرات المستقرة للمعالجة في الليثوغرافيا هي أن دقة النمط غير مرتبطة بطاقة النمط». وهذا يعني أن شعاع الذرات يمكن أن يكون أقوى أو أضعف حسب الطلب، على عكس الضوء الذي يحتاج إلى أطوال موجية أصغر بشكل متزايد للحصول على مستويات طاقة أعلى.
«نظهر وضعين مختلفين للتعريض: القرب والانحراف. بالنسبة للقرب، نقدم نمطًا من الثقوب يصل إلى 50 نانومتر بقطر مركز (CD) عند نصف خطوة 100 نانومتر. بالنسبة للانحراف، نقدم نمطًا خطيًا منتظمًا بنصف خطوة 50 نانومتر.»
يمكن توسيع تقنية القالب لتتناسب مع حجم رقاقة السيليكون الحالية المستخدمة في الصناعة، ويمكن حتى توسيعها أكثر.
«علاوة على ذلك، نقدم أول تصاميم قوالب انحرافية لتقنية الليثوغرافيا العكسية (ILT) المدعومة بالذكاء الاصطناعي للذرات. نُظهر أن تصاميم القوالب يمكنها إنتاج أنماط عشوائية بحد دقة نظري يصل إلى تباعد ذرات السيليكون. يمكن توسيع محاكاة تصاميم القوالب إلى حجم الحقل الكامل الحالي وما بعده.»
إلى جانب Atomico، تلقت الشركة تمويلًا من ذراع مايكروسوفت الاستثماري M12 (MSFT ), وLinse Capital, والجمعية الإسبانية للتحول التكنولوجي, وNysnø. لم يُفصح عن التقييم الإجمالي لشركة Lace Lithography.
الاستعداد للتسويق التجاري
بالطبع، هناك فترة زمنية بين كشف الاختراق العلمي والنموذج الأولي، وبين الاستخدام الفعلي على نطاق واسع للتقنية.
مع ذلك، من المرجح أن تكون Lace Lithography، نسبيًا، سهلة التكامل في مصانع أشباه الموصلات. فهي تستبدل مصدر الضوء EUV بشعاع الهيليوم والقالب الضوئي التقليدي بتصميم قناع الشعاع المدعوم بالذكاء الاصطناعي. لذا لا حاجة لإعادة تصميم خط التجميع أو معظم سلسلة التوريد التي تخدم بالفعل صناعة تصنيع أشباه الموصلات.
بعد أن حصلت بالفعل على نموذج أولي، تتطلع الشركة إلى إجراء اختبار لأداتها التجارية الأولى في مصنع تجريبي لتصنيع الرقائق (“fab”) حوالي عام 2029.
الاستثمار في الليثوغرافيا باستخدام شعاع الذرات
مايكروسوفت
MSFT مخطط السعر
هذه التقنية لا تزال جديدة جدًا، ومن المرجح ألا تُنتج أي رقاقة تجارية فعلية باستخدامها قبل عام 2030، ولا يُتوقع نشرها على نطاق واسع قبل عام 2035 على الأكثر.
مع ذلك، قد تكون هذه التقنية مغيرة للعبة على المدى الطويل، حيث تُزيل اللاعب المهيمن، ASML، تمامًا من موقع الاحتكار في مجال الليثوغرافيا. وبما أن قيمة ASML حاليًا تبلغ 450 مليار دولار، فإن حتى مشاركة صغيرة في Lace Lithography قد تجني عوائد هائلة في المستقبل.
نظرًا لأن معظم المستثمرين غير قادرين على الاستثمار مباشرةً في شركة ناشئة مبكرة مثل هذه، فإن التعرض لسهم مايكروسوفت ربما يكون الخيار الثاني الأفضل.
عملاق أنظمة التشغيل والبرمجيات يضع أيضًا الكثير من الرهانات على التكنولوجيا المبتكرة، مع تركيز رئيسي على الذكاء الاصطناعي، خاصةً الذكاء الاصطناعي المطبق على الاستخدامات بين الشركات والبحث العلمي. خلال العقد الماضي، أصبحت مايكروسوفت شركة تدفع حدود بعض أكثر التقنيات واعدة وتتحمل مخاطر أكثر مقارنةً بالعقود السابقة:
- شرائح الحوسبة الكمومية, اختراع حالة مادة جديدة بالكامل (الموصلات الطوبولوجية).
- الاندماج النووي, مع مفاعل سيُسلم إلى مايكروسوفت من قبل Helion Energy في أقرب وقت بحلول 2028.
- إعادة تشغيل مباني الطاقة النووية مبكرًا لتزويد مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي بالطاقة.
- الذكاءات الاصطناعية العلمية للعلوم المادية والكيمياء والبيولوجيا.
- الذكاء الاصطناعي بين الشركات وعلى الحواسيب الشخصية (Copilot)
بالإضافة إلى هذه الأنشطة، تُعد الشركة رائدة في برمجيات التشغيل، وبرمجيات بين الشركات (Office)، والشبكة الاجتماعية بين الشركات (LinkedIn)، وتطوير ألعاب الفيديو، ووحدة التحكم للألعاب (XBox)، والحوسبة السحابية، وتطوير الذكاء الاصطناعي.
هذا يعني أنه على الرغم من أن الليثوغرافيا باستخدام شعاع الذرات ربما لا تضيف بمفردها تريليونًا آخر إلى القيمة السوقية الضخمة بالفعل لمايكروسوفت، إلا أنها واحدة من المجالات الواعدة جدًا التي استثمرت فيها الشركة مبكرًا. لذا قد يوفر السهم ارتفاعًا بفضل الابتكار المزعزع “القفزة القمرية” مع توفير تعرض للأنشطة الأساسية الأكثر استقرارًا وتنبؤًا للشركة.
(يمكنك قراءة المزيد عن أعمال مايكروسوفت ككل في تقريرنا الاستثماري المخصص للشركة.)
آخر مايكروسوفت (MSFT) أخبار السهم وتطوراته
