أخبار ar.wedoany.com، في 11 يونيو، ارتفعت شركة تصنيع الدوائر المتكاملة التايوانية (TSMC) إلى المرتبة الثانية عالمياً من حيث عدد طلبات براءات الاختراع المتعلقة بأدلة الموجات البوليمرية الضوئية. جاءت هذه النتيجة من تقرير "أدلة الموجات البوليمرية الضوئية - الجزء 2" الصادر عن مؤسسة Neotechnology اليابانية المتخصصة في أبحاث معلومات براءات الاختراع. تستخدم أدلة الموجات البوليمرية الضوئية مواد راتنجية لنقل الإشارات الضوئية، وهي تختلف عن مسارات الألياف الضوئية التقليدية، وفي ظل تزايد ضغوط سرعة الاتصالات واستهلاك الطاقة والوصل البيني للتغليف في أشباه الموصلات المتقدمة، أصبحت اتجاهاً هاماً في تكنولوجيا التكامل الكهروضوئي.
جوهر هذه الأخبار ليس "أن TSMC تقدمت بطلب مجموعة جديدة من براءات الاختراع"، بل أن TSMC تواصل دفع حدود المنافسة نحو التوصيل البيني الضوئي داخل الرقاقة وعلى مستوى التغليف.
في الماضي، كان تحسين أداء أشباه الموصلات يعتمد بشكل أساسي على تصغير العمليات التصنيعية، وتحسين بنية الترانزستور، وتكديس التغليف المتقدم. ولكن بعد التوسع السريع لخوادم الذكاء الاصطناعي ومجموعات وحدات معالجة الرسوميات (GPU) وأنظمة الحوسبة عالية الأداء، أصبحت اختناقات نقل البيانات بين الرقائق، وبين الرقاقة والتغليف، وبين التغليف والنظام على مستوى اللوحة أكثر وضوحاً. تواجه الإشارات الكهربائية في النقل عالي السرعة مشاكل مثل الفقدان، والحرارة، والتداخل المتبادل، وزيادة استهلاك الطاقة، وأصبح الاعتماد فقط على التوصيلات الكهربائية التقليدية غير قادر على دعم عرض نطاق ترددي أعلى على المدى الطويل. تكمن أهمية تكنولوجيا التكامل الكهروضوئي في إدخال نقل الإشارات الضوئية في موقع أقرب من رقاقة الحوسبة، وتحويل جزء من التوصيل البيني عالي السرعة من "قناة كهربائية" إلى "قناة ضوئية".
تلعب أدلة الموجات البوليمرية الضوئية دور "مسار الإشارة الضوئية" في هذه السلسلة التكنولوجية.
بالمقارنة مع الألياف الضوئية الكوارتزية التقليدية، فإن أدلة الموجات البوليمرية الضوئية عادة ما تكون أكثر ملاءمة لتشكيل مسارات قابلة للتصميم داخل ركائز التغليف، أو الألواح الهجينة الكهروضوئية، أو التوصيل البيني على مستوى الرقاقة/التغليف. يمكنها تشكيل طبقة قلب وطبقة غلاف باستخدام مواد راتنجية، مما يسمح للإشارات الضوئية بالانتقال على طول بنية دقيقة محددة مسبقاً، ولديها فرصة للتكامل المشترك مع رقائق السيليكون الضوئية، ومصادر الضوء، والكاشفات، وركائز التغليف، والواجهات الكهربائية. بالنسبة لتقنية التغليف البصري المشترك (CPO) وتغليف السيليكون الضوئي، فإن أدلة الموجات البوليمرية الضوئية ليست مجرد مسألة مواد، بل تتعلق أيضاً بفقدان الاقتران البصري، وكثافة التوصيل، والاستقرار الحراري، ودقة التصنيع، واتساق الإنتاج الضخم. كما أشارت المواد التوضيحية ذات الصلة من شركة Asahi Kasei إلى أن أدلة الموجات البوليمرية الضوئية هي أحد المكونات الأساسية في التكامل الكهروضوئي وتقنية CPO، ويجب أن تلبي في الوقت نفسه متطلبات المقاومة الحرارية والقدرة على التصنيع الدقيق.
ظهور TSMC في مقدمة قائمة براءات الاختراع هذه يشير إلى أن دور مصانع رقاقات أشباه الموصلات (الفاوندرى) آخذ في التغير.
في التقسيم التقليدي للصناعة، كانت شركات الوحدات الضوئية، وشركات أجهزة الاتصالات البصرية، وشركات المواد أقرب إلى الواجهة الأمامية لتكنولوجيا التوصيل البيني الضوئي؛ بينما كانت مصانع رقاقات أشباه الموصلات مسؤولة بشكل أساسي عن تصنيع الرقائق الإلكترونية. ولكن عندما تدخل تقنيتا CPO والسيليكون الضوئي في نظام تغليف رقائق الذكاء الاصطناعي، يجب تصميم الدوائر المتكاملة الضوئية، والدوائر المتكاملة الإلكترونية، والتغليف المتقدم، وطبقات إعادة التوصيل، وركائز التغليف، ومواد دليل الموجات الضوئية بشكل تعاوني. إذا أرادت TSMC دعم حلول التوصيل البيني الضوئي لعملائها في مسرعات الذكاء الاصطناعي ورقائق التبديل ورقائق الحوسبة عالية الأداء في المستقبل، فإنها تحتاج إلى امتلاك الملكية الفكرية الرئيسية المتعلقة بالسيليكون الضوئي والتغليف وتوصيل المسار البصري مسبقاً. كما يظهر من صفحة أبحاث TSMC أن حل التكامل الخاص بها (COUPE) موجه لتطبيقات الحوسبة عالية الأداء، ويمكنه دفع التكامل على مستوى النظام القائم على رقائق السيليكون الضوئية.
هذه هي أيضاً الإشارة الصناعية وراء التغير في ترتيب براءات الاختراع. TSMC لا تقوم فقط بتصنيع الرقائق المتقدمة لعملاء مثل NVIDIA وAMD وBroadcom، بل إنها تتوسع نحو "رقاقة حوسبة + تغليف كهروضوئي + منصة توصيل بيني على مستوى النظام". في المستقبل، لن يقتصر اختناق مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي على وحدة معالجة الرسوميات (GPU) نفسها، بل سيكون أيضاً في كفاءة تبادل البيانات بين وحدات GPU، وبين المسرعات ورقائق التبديل، وداخل الرفوف وفيما بينها. إذا دخل التوصيل البيني الضوئي إلى داخل التغليف، فإن مصانع الرقاقات ومصانع التغليف المتقدم ستصبح عقداً رئيسية في تصنيع تقنية CPO، ولن تكون مجرد حلقة تصنيع خلفية.
كما أن الاهتمام الصناعي بوتيرة الإنتاج الضخم لتقنية CPO آخذ في الازدياد. ذكر تقرير لشركة TrendForce في أبريل من هذا العام أنه مع توجه تصميم وحدات GPU نحو توصيل بيني للرقائق بكثافة أعلى ومعدلات بيانات أسرع، فإن النقل البصري يلعب دوراً أكبر، ومن المتوقع أن تدخل منصة السيليكون الضوئي COUPE من TSMC مرحلة الإنتاج الضخم في عام 2026، لتصبح خطوة مهمة في نشر تقنية CPO.
قد تتجلى قيمة نشر براءات اختراع أدلة الموجات البوليمرية الضوئية على ثلاثة مستويات: الأول هو قابلية التحكم في العملية، حيث يجب أن يتطابق المسار البصري داخل التغليف المتقدم مع الرقاقة والركيزة وعملية التغليف؛ والثاني هو كفاءة الاقتران، فكلما انخفض الفقدان عندما تدخل الإشارة الضوئية من رقاقة السيليكون الضوئي إلى دليل الموجات ومن دليل الموجات إلى التوصيل الخارجي، قل استهلاك الطاقة للنظام وخطر أخطاء البت؛ والثالث هو حاجز الإنتاج الضخم، فبمجرد أن تشكل المواد، والأنماط، والاستقرار الحراري، والموثوقية حلاً ناضجاً، سيصبح أساساً مهماً لاختيار العملاء للمنصة. تظهر الأبحاث ذات الصلة أيضاً أنه يمكن استخدام أدلة الموجات البوليمرية الضوئية في توصيلات الإدخال/الإخراج الكهروضوئية عالية الكثافة في تقنية CPO، وتشكيل مسار تكامل منخفض الفقدان مع رقائق السيليكون الضوئية.
بالنسبة لسلسلة صناعة تكنولوجيا المعلومات والاتصالات، فإن ارتفاع ترتيب براءات اختراع TSMC سيزيد من الاهتمام الصناعي بتكنولوجيا التكامل الكهروضوئي. يشمل الجزء العلوي من السلسلة المواد البوليمرية، والمعالجة الضوئية، وركائز التغليف، وهياكل الاقتران البصري، والعدسات الدقيقة، والموصلات، ومعدات الاختبار؛ ويشمل الجزء الأوسط رقائق السيليكون الضوئية، والمحركات الضوئية لتقنية CPO، والتغليف المتقدم، ورقائق التبديل، ومسرعات الذكاء الاصطناعي؛ بينما يتصل الجزء السفلي بمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، والحوسبة عالية الأداء، والبنية التحتية السحابية، وشبكات التبديل فائقة السرعة، وأنظمة الخوادم من الجيل التالي. لن تكون المنافسة المستقبلية مجرد منافسة على قوة الحوسبة للرقائق، بل ستتحول إلى منافسة على مستوى النظام حول "ما إذا كانت رقائق الحوسبة يمكنها الاتصال بكفاءة".
تذكر هذه الأخبار أيضاً شركات السلسلة الصناعية بأن ساحة معركة براءات الاختراع تتوسع من عمليات تصنيع أشباه الموصلات التقليدية إلى المسارات البصرية للتغليف وواجهات المواد. من يمتلك حلاً أكثر استقراراً وأقل فقداناً وأكثر ملاءمة للإنتاج الضخم لأدلة الموجات الضوئية، ستتاح له الفرصة لاحتلال موقع ذي قيمة مضافة أعلى في ترقية البنية التحتية للذكاء الاصطناعي. بالنسبة لشركات الاتصالات البصرية وشركات المواد، فإن دخول TSMC يعني فرص تعاون محتملة، ولكنه يعني أيضاً أن مصانع رقاقات أشباه الموصلات تعمل على دمج قواعد التوصيل البيني الضوئي في نظامها البيئي الخاص.
تركز النقاط اللاحقة على ثلاثة جوانب: الأول هو ما إذا كانت براءات اختراع أدلة الموجات البوليمرية الضوئية لشركة TSMC يمكن أن تدخل في منصات COUPE أو CPO أو غيرها من منصات تغليف السيليكون الضوئي؛ والثاني هو ما إذا كانت المواد والعمليات ذات الصلة قادرة على تلبية متطلبات التشغيل ذات درجة الحرارة العالية والكثافة العالية والموثوقية العالية لرقائق الذكاء الاصطناعي؛ والثالث هو ما إذا كان عملاء الحوسبة عالية الأداء مثل NVIDIA وAMD وBroadcom سيعتمدون على نطاق أوسع منصة التكامل الكهروضوئي من TSMC في المستقبل. إذا استمرت هذه الحلقات في التقدم، فإن الميزة التنافسية لشركة TSMC لن تأتي فقط من عمليات التصنيع المتقدمة وقدرات CoWoS، بل ستمتد أيضاً إلى البنية التحتية للتوصيل البيني الضوئي اللازمة لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي. بالنسبة لصناعة أشباه الموصلات وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات العالمية، فإن ارتفاع ترتيب براءات اختراع أدلة الموجات البوليمرية الضوئية يشير إلى أن التكامل الكهروضوئي قد انتقل من كونه موضوعاً بحثياً إلى مرحلة النشر الاستراتيجي لبراءات الاختراع في مصانع الرقاقات الرائدة.
تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com
