Applied Materials تستثمر 5 مليارات دولار في مركز لتطوير أشباه الموصلات للذكاء الاصطناعي

كشفت Applied Materials عن EPIC Center، أكبر مركز لتطوير تقنيات أشباه الموصلات في تاريخ الولايات المتحدة. ويعكس استثمار بقيمة 5 مليارات دولار حجم التحدي: فكفاءة استهلاك الطاقة في أنظمة الذكاء الاصطناعي لم تعد تعتمد على قوة الحوسبة وحدها، بل على كفاءة انتقال البيانات بين المنطق والذاكرة أيضًا.

لماذا لم يعد نموذج البحث والتطوير القديم مجديًا

على مدى عقود، طوّرت صناعة أشباه الموصلات الرقائق على طريقة سباق التتابع: يصمم فريق واحد المكونات ويمررها إلى مرحلتي التكامل والتصنيع، وبعد ذلك فقط يقدّم مهندسو التخصصات الأخرى ملاحظاتهم. وقد نجح هذا النموذج ما دام التقدم يعتمد على خطوات منفصلة ومستقلة.

لكن في عصر الذكاء الاصطناعي تغيّر كل شيء. فعند أبعاد تُقاس بالأنغستروم (أجزاء من المليار من المتر)، تفرض الفيزياء ربطًا وثيقًا بين جميع أجزاء النظام. فاختيار المواد يؤثر في التكامل، والتكامل يحدد قواعد التصميم، وهذه القواعد تحدد إمداد الطاقة، بينما تحدد الوصلات الميزانية الحرارية. ولا يستطيع مهندسو الأنظمة انتظار 10–15 عامًا بين دورة وأخرى من دورات الابتكار التقني.

ثلاثة محاور للتطوير

يركّز EPIC Center على ثلاثة مجالات مترابطة:

• المنطق — ترانزستورات من نوع جديد (GAA) بكفاءة أعلى في استهلاك الطاقة
• الذاكرة — ذاكرة 3D DRAM بسعة أكبر واستهلاك أقل للطاقة
• التغليف — اللحام الهجين وذاكرة HBM (High-Bandwidth Memory) لتقريب الذاكرة من المعالج

ففي مجال المنطق، تطوّر Applied Materials ترانزستورات gate-all-around (GAA)، وهي أجهزة ثلاثية الأبعاد ترفع الكثافة دون هدر زائد في الطاقة. وتضم وحدات GPU الحديثة قيد التطوير أكثر من 300 مليار ترانزستور موصولة بأسلاك يبلغ طولها 2000 كم.

أما في الذاكرة، فينصبّ التركيز على الانتقال من البنى المسطحة إلى 3D DRAM، أي تكديس خلايا الذاكرة عموديًا لزيادة السعة في المساحة نفسها من الشريحة.

وفي التغليف، التقنية المحورية هي اللحام الهجين الذي يتيح وصل المكونات بكثافة قريبة من كثافة الوصلات داخل الرقاقة نفسها، إضافةً إلى الذاكرة عالية النطاق الترددي (HBM) للوصول السريع إلى كميات كبيرة من البيانات.

كيف يغيّر EPIC العملية

على عكس النموذج التقليدي، يعمل EPIC وفق نموذج الابتكار المشترك المتوازي (co-innovation). فيعمل مهندسو العملاء جنبًا إلى جنب مع تقنيي Applied Materials منذ اليوم الأول. وفي بيئة موحدة ومحمية، تتكامل أعمال المحاكاة والاختبار وتطوير العمليات ومراقبة الجودة.

والمشكلات التي كانت تُكتشف سابقًا في المراحل النهائية باتت تُرصد وتُعالج مبكرًا. والنتيجة مسار أسرع بمرتين، تستفيد منه المنظومة بأكملها تحت سقف واحد. فيحصل مصنّعو الرقائق على وصول مبكر إلى محفظة البحث والتطوير لدى Applied، ودورات تعلّم أسرع، ونقل التقنيات إلى الإنتاج. ويحصل شركاء المنظومة على وصول مبكر إلى تقنيات التصنيع المتقدمة.

ماذا يعني ذلك

تنتقل صناعة أشباه الموصلات من الابتكار التسلسلي إلى الابتكار المتوازي. ويمثّل EPIC Center محاولة لتقليص الزمن بين الفكرة والإنتاج الكمي، في وقت يتطلب فيه الذكاء الاصطناعي رقائق أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة وأكثر قوة.

وبالنسبة للمستهلكين، يعني ذلك أن الجيل القادم من مسرّعات الذكاء الاصطناعي ومعالجات الشبكات العصبية سيُطوَّر ويُطرح بوتيرة أسرع.