- طوّر باحثون صينيون عملية أولية لترانزستورات GAA دون 3 نانومتر.
- لا تزال هذه التقنية في مراحلها الأولى وغير قادرة على دعم الإنتاج التجاري.
- تُحسّن بنية GAA التحكم في التيار لتحلّ محل تصاميم FinFET.
- دفعت قيود التصدير الصين إلى استكشاف إمكانات معدات DUV القديمة.
طوّر باحثون صينيون عملية مبكرة لبناء ترانزستورات ذات بوابة محيطة بالكامل (GAA) بحجم دون 3 نانومتر باستخدام تقنية الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية العميقة (DUV)، وهو ما قد يوفّر للصين مساراً بديلاً نحو تصنيع الرقائق المتقدمة في ظل افتقارها إلى أحدث آلات الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية المتطرفة (EUV). ووفقاً لتقرير Digitimes، يستند هذا العمل إلى تصريحات الخبير الصيني المخضرم في أشباه الموصلات يي تيانتشون (葉天春)، إذ أعلنت الأكاديمية الصينية للعلوم (CAS) أن باحثيها أنجزوا أعمالاً أولية لدمج ترانزستورات GAA CMOS ذات قنوات نانوية متراصة باستخدام أدوات DUV، في وقت تستمر فيه قيود التصدير الأمريكية والهولندية في تقييد حصول الصين على أنظمة الطباعة الحجرية الأكثر تقدماً من ASML.
غير أن هذه التقنية لا تزال في مرحلة تطوير مبكرة، ولم يُثبت بعد قدرتها على دعم الإنتاج على نطاق تجاري.
مزايا وتحديات تقنية GAA
تساعد بنية GAA في التغلب على قيود الطباعة الحجرية. ويركّز البحث على ترانزستورات GAA، وهي بنية تحلّ محل تصميم FinFET مع توجه شركات تصنيع أشباه الموصلات نحو عقد تصنيع أصغر. فعلى عكس FinFET الذي تُحيط فيه البوابة بقناة الترانزستور من ثلاث جهات، يلتفّ تصميم GAA بالبوابة حول القناة بالكامل، مما يوفّر تحكماً أكبر في تدفق التيار. وأفاد تقرير South China Morning Post أن فريق الأكاديمية الصينية للعلوم (CAS) نجح في دمج ترانزستورات GAA CMOS ذات قنوات نانوية متراصة باستخدام تقنية الطباعة الحجرية DUV.
وصف يي تيانتشون (葉天春)، الخبير المخضرم في معهد microsystems التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، هذا العمل بأنه مسار عملية مبكر لتطوير أجهزة دون 3 نانومتر. غير أن ذلك لا يعني أن الصين قدّمت عرضاً لرقائق قابلة للإنتاج بحجم دون 3 نانومتر. وشدّد الباحث على أن هذا العمل لا يزال في مراحله الأولى، وأن هناك حاجة إلى مزيد من التحقق على مستوى الرقاقات لتحديد ما إذا كان من الممكن نقل هذه العملية في نهاية المطاف إلى خطوط الإنتاج.
السياق العام لتطوير أشباه الموصلات في الصين
ورغم ذلك، يحظى هذا النهج بأهمية كبيرة نظراً لاعتماد كبار مصنّعي أشباه الموصلات لتقنية GAA. فقد بدأت Samsung الإنتاج الضخم لرقائق 3 نانومتر باستخدام تقنية GAA، فيما تعتزم TSMC اعتماد هذه البنية في عملية 2 نانومتر بحلول عام 2025. ويأتي هذا البحث في سياق محدودية حصول الصين على تقنية الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية المتطرفة (EUV)، التي يستخدمها كبار مصنّعي الرقائق لإنتاج عقد أشباه الموصلات الأكثر تقدماً. إذ تعتمد آلات EUV من ASML على ضوء بطول موجة 13.5 نانومتر لنقش سمات بالغة الصغر على رقائق السيليكون.
تُعدّ هذه الأنظمة من بين أكثر الآلات الصناعية تعقيداً على الإطلاق، وهي ضرورية لإنتاج الرقائق المتطورة الحديثة. وتحول قيود التصدير دون بيع ASML لأنظمة EUV إلى العملاء في الصين، مما يدفع باحثي أشباه الموصلات الصينيين بشكل متزايد إلى استكشاف كيفية استخلاص مزيد من الأداء من معدات DUV القديمة، بما في ذلك عبر هياكل ترانزستورات وتقنيات تصنيع ومواد جديدة.
وتعكف الأكاديمية الصينية للعلوم (CAS) على دراسة عدة جوانب من هذه المعضلة. ففي عام 2025، طوّر باحثو المعهد ليزر DUV بالحالة الصلبة قادراً على إنتاج ضوء مترابط بطول موجة 193 نانومتر، وهو الطول الموجي المستخدم في أنظمة الطباعة الحجرية DUV المتقدمة. إضافة إلى ذلك، يبحث الباحثون فيما إذا كانت هياكل المعدات وتقنيات التصنيع المختلفة قادرة على التعويض عن قيود الطباعة الحجرية. ورغم ذلك، لا يزال قطاع أشباه الموصلات الصيني يسعى في الوقت ذاته إلى عدة حلول متوازية. فقد كشفت Huawei عام 2026 عن ما أسمته قانون التحجيم Tau (Tau Scaling Law)، وهو منهج لتصميم الرقائق قائم على «التحجيم الزمني»، قالت الشركة إنه قد يتيح في نهاية المطاف الوصول إلى كثافة ترانزستورات تعادل عملية 1.4 نانومتر بحلول عام 2031.
التحديات المستقبلية أمام تقنيات أشباه الموصلات الصينية
تواجه الصين تحديات قيود التصدير في قطاع أشباه الموصلات، لا سيما في ما يتعلق بالحصول على تقنية الطباعة الحجرية المتقدمة بالأشعة فوق البنفسجية المتطرفة (EUV). وقد دفع ذلك الباحثين إلى البحث عن بدائل، مثل استخدام تقنية DUV لتطوير ترانزستورات GAA جديدة. ورغم أن التقنية الحالية لا تزال في مراحلها الأولى، فإن آثارها المحتملة كبيرة، لا سيما في ظل تصاعد المنافسة العالمية على أشباه الموصلات. ومع استخدام شركات رائدة أخرى مثل Samsung وTSMC لتقنية GAA بالفعل، قد تؤثر التطورات البحثية الصينية في ملامح السوق مستقبلاً.