لماذا يجب شحن رقائق الذكاء الاصطناعي المُصنّعة في الولايات المتحدة إلى تايوان لإجراء التجميع؟

حتى إذا كانت بعض رقائق شرائح السيليكون عالية الأداء للذكاء الاصطناعي تُنتَج داخل الولايات المتحدة، فإنّ ذلك لا يزال يستلزم شحن هذه الشرائح عبر البحار إلى تايوان لإجراء التغليف المتقدم، وذلك بسبب تمركز طاقة التصنيع في المراحل اللاحقة بشكل كبير. ورغم أن نموذج التقسيم العالمي للعمل هذا يقوم على منظومة تقنية ناضجة، فإنه يجعل «التغليف المتقدم» اليوم أكثر اختناقات السلسلة التوريدية هشاشةً في إمدادات الذكاء الاصطناعي. مقتطف هذا التقرير من تجميعة أبرز ما جاء في فيلم وثائقي لدى CNBC.

أهمية تغليف الرقائق للذكاء الاصطناعي

تحتاج أحمال عمل الذكاء الاصطناعي إلى كميات كبيرة من البيانات. تُمكّن تقنيات التغليف المتقدم (مثل CoWoS لدى TSMC أو EMIB لدى Intel) المهندسين من وضع ذاكرة نطاق ترددي عالٍ مباشرةً بجانب شريحة الحوسبة داخل الحزمة نفسها. ومن خلال خلق قناة اتصال كثيفة وعالية الكفاءة، يتم تجنب اختناق نقل البيانات.

يجب على كل شريحة ذكاء اصطناعي، سواء كانت GPU أم ASIC مخصصة، في النهاية أن تُوصَل بلوحة الدائرة كي تعمل ضمن أرفف الخوادم. توفر تقنيات التغليف المتقدم الترابط اللازم، وغالبًا ما يتضمن ذلك عشرات الآلاف من الأسلاك الدقيقة لضمان أن تتمكن هذه الشرائح القوية من التفاعل مع العالم الخارجي. وبسبب أن معدل نمو الطلب على هذه التكوينات عالية الأداء والمعقدة يتجاوز التوقعات، فقد أصبحت السعة الإنتاجية المحدودة لتقنيات التغليف المتقدم عاملًا رئيسيًا يقيّد الصناعة.

التغليف المتقدم هو المفتاح لكسر جدار الذاكرة

يركز تصنيع أشباه الموصلات التقليدي على تصغير حجم الترانزستورات، لكن مع اقتراب الحد الفيزيائي للرقاقة الواحدة من أقصى قدراته، يصبح التغليف المتقدم Advanced Packaging «التغليف المتقدم» مفتاحًا لاختراق جدار الذاكرة Memory Wall «جدار الذاكرة». من خلال تغليف عدة نوى حاسوبية وذاكرة High Bandwidth Memory, HBM (ذاكرة النطاق الترددي العالي) داخل نفس الركيزة، يمكن إنشاء قناة اتصال عالية الكثافة وعالية الكفاءة، مما يقلل تأخر نقل البيانات. تتجه الاتجاهات التقنية الحالية من التغليف ثنائي الأبعاد 2.5D نحو التكامل ثلاثي الأبعاد 3D، حيث يقوم هذا الأخير، عبر Die-to-Die stacking «التكديس الرأسي للرقائق»، بتقصير المسافة الفيزيائية لنقل الإشارة بشكل كبير، ما يسمح بدمج كفاءة معالجة أعلى ضمن المساحة المحدودة لمراكز البيانات.

TSMC تعتمد التغليف المتقدم CoWoS لمواجهة EMIB لدى Intel

تقوم شركتا الصنّاع الرائدتان عالميًا، TSMC وIntel، بتطوير بنى تغليف مختلفة لتلبية متطلبات الذكاء الاصطناعي. تستخدم TSMC تقنية CoWoS (Chip on Wafer on Substrate) التي تعتمد طبقة وسيطة من السيليكون (Silicon Interposer) كجسر وسيط، ولديها قدرة عالية جدًا على توصيل الأسلاك بكثافة عالية، وقد تطورت بالفعل إلى مواصفات مثل CoWoS-L لدعم تكديس ذاكرة أكبر. أما Intel فطورت تقنية الجسر المتشابك متعدد الشرائح المضمّن (EMIB)، والتي لا تستخدم طبقة وسيطة كاملة الحجم، بل تدمج جسور سيليكون محلية داخل الركيزة، بهدف رفع كفاءة استخدام المواد وخفض التكاليف. كما أطلقت الشركتان على التوالي تقنيتي SOIC وFoveros Direct للتنافس على الريادة في سوق التغليف ثلاثي الأبعاد في المستقبل.

كيف يمكن حل مخاطر الجغرافيا في سلسلة الإمداد؟

في الوقت الحالي، تتركز طاقة التغليف المتقدم بشكل كبير في آسيا، ولا سيما في تايوان وكوريا الجنوبية. إن هذا التركز العالي جغرافيًا يثير نقاشات حول السياسة الجيوسياسية وكفاءة الخدمات اللوجستية؛ إذ إن بعض الشرائح المُصنّعة في الولايات المتحدة لا يزال يتعين شحنها إلى تايوان لإجراء آخر خطوة تصنيع، وهو ما لا يزيد فقط وقت النقل، بل يواجه أيضًا مخاطر محتملة مرتبطة بالمناطق والسياسة. للتعامل مع هذه الظاهرة، تخطط TSMC لإنشاء الدفعة الأولى من مصانع التغليف المتقدم في ولاية أريزونا الأمريكية، كما تعمل Intel تدريجيًا على توسيع أعمال التغليف داخل الولايات المتحدة. يعكس هذا المسعى رغبة صناعة أشباه الموصلات في محاولة تفكيك مواقع عقد الإنتاج لتعزيز مرونة سلسلة الإمداد.

يتجاوز معدل نمو الطلب في سوق شرائح الذكاء الاصطناعي توقعات الاستثمار المبكرة في الصناعة، ما يؤدي إلى ظهور اختناق واضح في القدرة الإنتاجية ضمن مرحلة التغليف. وبما أن شركات رائدة مثل NVIDIA تحجز معظم سعة CoWoS لدى TSMC، فإن منافسين آخرين ومطوري شرائح الدوائر المتكاملة الخاصة بالتطبيقات (ASIC) يواجهون تحديات عند محاولة الحصول على السعة. ولتخفيف فجوة النقص، تقوم كبريات شركات تصنيع الرقاقات (Foundries) وشركات الاختبار والتغليف المتخصصة من جهات خارجية (OSAT) بزيادة الإنفاق الرأسمالي بسرعة، في محاولة لتلبية طلب السوق على تقنيات الترابط عالية الأداء عبر توسيع المعدات والمصانع.

تتناول هذه المقالة: لماذا يجب شحن رقائق ذكاء اصطناعي مصنوعة في الولايات المتحدة إلى تايوان للتغليف؟ ظهرت لأول مرة في سلسلة أخبار ABMedia.