برای چند هفته گذشته ، عناوین در مورد تهدید و تأثیر احتمالی تعرفه های وارداتی ایالات متحده بر روی نیمه هادی ها فریاد زده اند. به راستی ، من فکر نمی کنم اجرای این تعرفه ها همیشه اتفاق بیفتد زیرا آنها منجر به ایجاد چنین اختلال در زنجیره تأمین قابل توجه می شوند ، که اثرات نامطبوع آن هنوز هم در خاطرات ما از Covid-19 بسیار تازه است. چه کسی می تواند ده ها هزار اتومبیل ناتمام را فراموش کند رشته در تعداد زیادی از تولید کنندگان خودرو. مطمئناً هیچ کس تکرار آن را نمی خواهد!
این گفته ، من معتقدم که هنوز هم مشاغل ایالات متحده و اقتصاد ایالات متحده را به طور کلی به خود جلب می کند تا در زمینه تولید نیمه هادی مقاوم تر و متکی تر شوند و من این تلاش ها را تحسین می کنم. در اینجا ، ما بررسی خواهیم کرد که چرا این اعتماد به نفس بسیار مهم است ، به ویژه از نظر توانایی ایالات متحده در حفظ خود (در حال حاضر باریک) رهبری در هوش مصنوعی هنری (AI).
مسابقه AI ، در اصل ، مسابقه تراشه ها است
نیمه هادی ها برای نیرو دادن به سرورهایی که مدل های AI را آموزش می دهند بسیار مهم هستند ، زیرا آموزش این مدل ها به یک قدرت تخصصی نیاز دارند که فقط نیمه هادی ها (در مقابل پردازنده های سنتی) می توانند تحویل دهند. تخمین زده می شود که تا پایان سال جاری ، نیمه هادی های مربوط به هوش مصنوعی حساب می کنند 19 درصد از کل بازار نیمه هادی در سراسر جهان ، افزایش قابل توجهی از هفت درصد که در سال 2017 برگزار شد.
افزایش اعتماد به نیمه هادی ها برای هوش مصنوعی به معنای این است که ایالات متحده کمتر به اشخاص خارجی برای عرضه نیمه هادی متکی است ، بهتر می شود. با افزایش مسابقه جهانی هوش مصنوعی ، تولید نیمه هادی داخلی مزایای قابل توجهی مانند امنیت اقتصادی و ملی تقویت شده و همچنین استقلال تکنولوژیکی را ارائه می دهد. در حال حاضر ، لایحه ای وجود دارد که از طریق کنگره به نام “”تضمین قانون زنجیره های تأمین نیمه هادی سال 2025، “که از پشتیبانی دو حزب برخوردار است و هدف آن به طور جدی برای کاهش اعتماد به زنجیره های تأمین کننده خارجی غیرقابل پیش بینی است.
چگونه آن را انجام دهیم؟
در پاسخ به تهدید تعرفه های احتمالی واردات ایالات متحده ، بسیاری ابراز نگرانی کرده اند که در وضعیت فعلی آن ، ایالات متحده است مجهز برای رسیدگی به تقاضای نیمه هادی پرشور که توسط ساخت و سازهای دیتاسنتر AI و هوش مصنوعی هدایت می شوند. کاربردهای تجاری هوش مصنوعی مانند برنامه نویسی و توسعه نرم افزار به ویژه در معرض خطر است. هرگونه اختلال در دسترسی به نیمه هادی می تواند باعث ایجاد اثر موج دار در مناطق کاربردی وابسته ، از جمله AI و بازارهای پایین دست مانند وسایل نقلیه خودمختار ، محاسبات لبه و روباتیک شود.
توانایی ایالات متحده برای هدایت نوآوری در صنایع وابسته به نیمه هادی ، از جمله هوش مصنوعی ، نیاز به شتاب کشف مواد دارد. “روش قدیمی” کشف و پذیرش مواد به طور معمول در ریخته گری های خارج از کشور متمرکز شده و شامل فرآیندهای چند مرحله ای مانند فوتولیتوگرافی ، اچ ، رسوب و اتاق های تمیز بود. این می تواند یک فرآیند آهسته و گران باشد که منجر به چرخه های طراحی طولانی و زباله های قابل توجه می شود.
برای برآورده کردن تقاضای نیمه هادی در داخل کشور ، ایالات متحده باید از پیشرفت در طراحی تراشه استفاده کند ، یک تکنیک پردازش مستقیم لایه اتمی محلی است. این یک فرآیند تولید دیجیتالی و اتمی دقیق است که دستگاه ها را مستقیماً از اتم ها می سازد و ضمن کاهش پیچیدگی و زباله ، نیاز به مراحل زیادی را که در فرآیند تولید سنتی انجام می شود ، از بین می برد. این انعطاف پذیری و دقت بی سابقه ای را برای طراحی و نمونه سازی طیف گسترده ای از میکروودک ها ، از جمله نیمه هادی های هوش مصنوعی ارائه می دهد.
با فعال کردن دقت و کنترل در مقیاس اتمی بر پردازش مواد ، فن آوری هایی مانند پردازش مستقیم لایه اتمی محلی می توانند چرخه های طراحی و نمونه سازی را به طور قابل توجهی تسریع کنند و به یافتن مواد جدید یا ترکیبی از موادی که می توانند نیازهای محاسباتی رو به رشد هوش مصنوعی را برآورده کنند.
افزایش تولید داخلی در حالی که به سلامت محیط زیست و انسان متعهد است
به عنوان یک مزیت اضافی (و نه بی نتیجه) ، تکنیک های جدید همچنین می توانند به طرز چشمگیری تأثیر محیطی تولید نیمه هادی را کاهش دهند. تا به امروز ، این صنعت به دلیل ردپای محیط زیست بزرگ ، با یک معضل جدی روبرو شده است و به میزان قابل توجهی در انتشار گازهای گلخانه ای ، مصرف آب و زباله های شیمیایی ، به ویژه “مواد شیمیایی سمی” که به عنوان PFA شناخته می شوند ، کمک می کند. اینها مواد شیمیایی هستند که آب را آلوده می کنند ، برای ده ها سال در محیط (و در مردم!) باقی نمی مانند.
جای تعجب نیست که اقدامات اخیر فدرال مانند قانون ساخت تراشه در آمریکا و عمل تراشه ها نگرانی های قابل توجهی در محیط زیست ایجاد کرده اند. با کاهش زمان مورد نیاز برای طراحی ، نمونه اولیه و ساخت تراشه ها-و از بین بردن نیاز به محیط های اتاق تمیز با شیمیایی-تکنیک های جدید می تواند پاسخی برای برآورده کردن تقاضا و مقیاس بندی با استفاده از منابع داخلی و بدون به خطر انداختن سلامت محیطی و انسانی باشد.
استفاده از منابع جمعی ایالات متحده
علاوه بر استفاده از تکنیک های جدید تولید ، ایالات متحده باید رویکرد کلی خود را به روز کند. این به معنای دور شدن از الگویی از تولید شدید خارج از کشور به تعداد کمی از بنیانگذارهای چند میلیارد دلاری ، برای استفاده از زرادخانه جامع و غنی از دانشگاه های پیشرو ، استارتاپ ها و شرکت های تحقیق و توسعه صنعتی برای همکاری ، تسریع در کشف و پشتیبانی از کل فرآیند آزمایشگاه به FAB (تحقیق ، پروتئیپ و پروتئیپ و تولید) است. این همه می تواند در حالی که هزینه ها را در کنترل و ادغام فن آوری های فعال سازی مستقیم در زیرساخت های این سازمان ها به دست می آورد ، حاصل شود.
نگاه کردن
رابطه هوش مصنوعی و نیمه هادی ها واقعاً همزیستی است. همانطور که اشاره کردیم ، نیمه هادی ها برای تأمین انرژی سرورهایی که مدل های AI را آموزش می دهند بسیار مهم هستند. در Flipside ، هوش مصنوعی با استفاده از یادگیری ماشین برای پیش بینی خواص مواد جدید و تسریع در فرایند طراحی ، کشف مواد نیمه هادی را به طور قابل توجهی تسریع می کند. این رویکرد ، که به عنوان طراحی مواد معکوس شناخته می شود ، به محققان این امکان را می دهد تا موادی را با خصوصیات هدفمند خاص ، مانند بهبود هدایت ، راندمان انرژی و پایداری طراحی کنند.
تسریع در کشف مواد جدید یکی از سخت ترین چالش ها در تولید نیمه هادی است ، هرچند که به ویژه برای نیمه هادی های هوش مصنوعی خواستار آن است ، زیرا این صنعت به دنبال کاهش اندازه تراشه است ، به طور مداوم قدرت محاسباتی ، راندمان و سرعت را افزایش می دهد.
در حالی که می توان از هوش مصنوعی برای پیش بینی خواص مواد جدید و نظری استفاده کرد ، این پیشرفت ها به طور سنتی با سرعت آهسته اعتبار فیزیکی محدود شده اند. از تکنیک های جدید می توان برای پشتیبانی از آزمایش با توان بالا استفاده کرد و به بستن شکاف کمک کرد. امکان توسعه سریعتر و هدفمندتر مواد هدفمند و در نهایت باز کردن باز کردن نسل بعدی مواد. ترکیب تکنیک های جدید مانند پردازش لایه اتمی مستقیم با قدرت هوش مصنوعی ، این قدرت را دارد که جادو کند و به طرز چشمگیری پیشرفت پیشرفت هایی را که قبلاً تصور نمی شد ، تسریع می کند ، همه در مرزهای ملی خود ایالات متحده متمرکز شده اند.
