تلاش چین در تولید چیپ‌های هوش مصنوعی و موانع

 در رقابت نفس‌گیر فناوری جهانی، چین با تمام قوا در حال دویدن برای خودکفایی در حوزه نیم‌رساناها، به ویژه در عصر طلایی هوش مصنوعی است. شرکت‌های معروف این کشور، مانند SMIC و Yangtze Memory Technologies (YMTC)، به طور جدی تولید شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی (AI Accelerators) را در کارخانه‌های داخلی افزایش داده‌اند.

با این حال، این مسیر پرشتاب با دو مانع عظیم روبرو است: فناوری پیشرفته حافظه (HBM) و محدودیت ظرفیت تولید پیشرفته. این مقاله به تحلیل این تلاش‌ها و چالش‌های پیش رو می‌پردازد.

 ۱. فصل اول: جهش تولید شتاب‌دهنده‌های داخلی

شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی، واحدهای پردازشی تخصص‌یافته‌ای هستند که مدل‌های پیچیده هوش مصنوعی را به‌صورت مؤثر اجرا می‌کنند. با تشدید تحریم‌های آمریکا، چین استراتژی خود را بر «خوداتکایی» متمرکز کرده است.

• تولید داخلی: شرکت‌هایی مانند SMIC در حال حاضر تراشه‌هایی با فرآیند ۷ نانومتر و برخی گزارش‌ها در تلاش برای رسیدن به ۵ نانومتر هستند، که برای بسیاری از شتاب‌دهنده‌های داخلی کافی است.

• طرح‌ها و نوآوری‌ها: شرکت‌هایی مانند Cambricon و Iluvatar طراحی تراشه‌های AI را به عهده دارند و بخشی از تولید آن‌ها به «Domestic Fabs» واگذار می‌شود.

• حمایت دولتی: سرمایه‌گذاری کلان از طریق «صندوق ملی مدارهای مجتمع» و مشوق‌های دولت مرکزی برای تولید تجهیزات پیشرفته و قطعات نیم‌رسانه‌ای.

 ۲. فصل دوم: دیوار حافظه پهن‌باند (HBM)

اگر پردازنده (GPU) مغز سیستم هوش مصنوعی باشد، حافظه پهن‌باند (HBM) شریان حیاتی آن است. این حافظه با معماری عمودی (Stacking) و اتصالات پیشرفته بسته‌بندی نظیر TSV، پهنای باند بسیار بالا ارائه می‌کند.

• چرا HBM مهم است؟ برای آموزش مدل‌های بزرگ مانند شبکه‌های عصبی عمیق، انتقال داده بین حافظه و هستهٔ پردازشی با پهنای باند بالا ضروری است تا گلوگاه در عملکرد ایجاد نشود.

• موانع چین در HBM:

  1. انحصار فناوری: تولید HBM پیشرفته عمدتاً در دست SK Hynix، Samsung و Micron است.

  2. تحریم‌های آمریکا: صادرات تجهیزات پیشرفته تولید HBM و ماشین‌آلات بسته‌بندی آن محدود است.

  3. فناوری بسته‌بندی: مهارت‌ها و تجهیزات مربوط به TSV و مونتاژ عمودی هنوز در چین به بلوغ کامل نرسیده‌اند.

 ۳. فصل سوم: ظرفیت تولید پیشرفته (Advanced Process Fabs)

یکی دیگر از موانع بزرگ، ظرفیت تولید کارخانه‌ها در فرآیندهای پیشرفته است:

• SMIC بعنوان پیشتاز، هنوز در تولید انبوه تراشه‌های ۵ نانومتر با چالش‌هایی مواجه است.

• محدودیت در دسترسی به ابزار لیتوگرافی پیشرفته (به ویژه EUV) از سوی شرکت ASML باعث صف‌های طولانی و تأخیر در راه‌اندازی خطوط تولید شده است.

• تخصیص منابع: کارخانه‌ها بین تولید تراشه‌های موبایل، AI، سروری و صنایع دیگر تقسیم شده‌اند؛ بنابراین تمرکز کامل روی شتاب‌دهنده AI به معنی کاهش ظرفیت تولید سایر بخش‌ها است.

 ۴. تحلیل فنی و راهکارها

چند راهکار فنی برای غلبه بر موانع:

• طراحی معماری‌هایی که نیاز کمتری به HBM داشته باشند یا از حافظه کش محلی و راهکارهای حافظه جایگزین استفاده کنند.

• نوآوری در بسته‌بندی: توسعه فناوری TSV بومی، بسته‌بندی مبتنی بر Cu-pillar و راهکارهای جدید خنک‌سازی (مانند immersion cooling).

• بهره‌وری انرژی: طراحی GPUهایی با کارایی بر وات بالا، کاهش مصرف برق با بهینه‌سازی سخت‌افزار و نرم‌افزار.

• همکاری با شرکت‌های بین‌المللی در تأمین ماشین‌آلات و قطعات، یا توسعه شرکت‌ها و تجهیزات داخلی تولید ماشین‌آلات نیم‌رسانا.

 ۵. نتیجه‌گیری

چین در مسیر تولید خودشکوفایی برای شتاب‌دهنده‌های هوش مصنوعی گام‌های مهمی برداشته است، اما چالش‌های HBM و ظرفیت تولید پیشرفته، موانعی واقعی و سخت‌اند. اگر این چالش‌ها حل شوند، چین می‌تواند به یکی از قدرت‌های بزرگ در زمینه سخت‌افزار هوش مصنوعی تبدیل شود — اما مسیر کوتاه نیست.

  سوالات متداول (FAQ)

1. شتاب‌دهنده هوش مصنوعی چیست؟
   شتاب‌دهنده هوش مصنوعی تراشه‌ای تخصصی است که برای اجرای سریع مدل‌های یادگیری عمیق بهینه شده است.

2. HBM چیست و چرا مهم است؟
   حافظه پهن‌باند بالا (High Bandwidth Memory) حافظه‌ای است که تراشه‌های حافظه را به طور عمودی روی هم قرار داده و اتصالات سریع بین آن‌ها دارد. برای پردازش حجم بزرگ داده‌ها در مدل‌های AI ضروری است.

3. چرا چین در HBM عقب است؟
   بخاطر انحصار تولید تجهیزات و فناوری بسته‌بندی توسط چند شرکت، و نیز تحریم‌ها که دسترسی به ماشین‌آلات پیشرفته را محدود کرده است.

4. آیا می‌توان بدون HBM مدل‌های بزرگ هوش مصنوعی را آموزش داد؟
   بله، اما لازم است معماری مدل بهینه شود و از حافظه کش محلی و تکنیک‌های کاهش انتقال داده استفاده شود؛ اما عملکرد نهایی کمتر خواهد بود.

5. چه نقشی دولت چین در این زمینه دارد؟
   دولت سرمایه‌گذاری می‌کند، خطوط تولید حمایت می‌شوند، سیاست‌های تعرفه‌ای تنظیم می‌شوند و مشوق‌هایی برای خوداتکایی فراهم می‌آیند.

 پیشنهاد روت‌نت برای خدمات

شرکت روت‌نت با تیم تخصصی در زمینه سخت‌افزار هوش مصنوعی و زیرساخت آماده ارائه خدمات زیر است:

• مشاوره طراحی شتاب‌دهنده AI با توجه به نیاز (تست، آموزش، تولید)

• برآورد مراکز داده برای استقرار GPU و خنک‌سازی پیشرفته.

• طراحی و فراهم‌سازی HBM-equivalent راهکارها

• پشتیبانی فنی پروژه‌های داخلی هوش مصنوعی و تأمین قطعات مناسب

• ارائه خدمات استقرار GPU و دیتاسنترهای هوش مصنوعی برای سازمان‌ها و شرکت‌ها

• https://rootnet.ir/blog/

منابع معتبر

1. Tom’s Hardware
   مقاله «China’s chip champions ramp up production of AI accelerators … but HBM and fab production capacity are towering bottlenecks» — . Tom’s Hardware

2. SemiAnalysis
   مدل «Accelerator & HBM Model» که پیش‌بینی‌ها و داده‌های زنجیره تأمین AI را بررسی می‌کند. SemiAnalysis
   مقاله «China’s AI Accelerator Industry Is ‘Nothing’ Without Access to Foreign HBM» که تأکید می‌کند صنعت شتاب‌دهنده AI چین بدون دسترسی به HBM خارجی کارکرد قابل‌توجهی ندارد. Wccftech

3. Chinatalk Media
   مقاله «Mapping China’s HBM Advances» که روند پیشرفت چین در حافظه‌های پهن‌باند را تجزیه می‌کند