داستان TSMC، چگونه تایوان به قلب صنعت جهانی تراشه تبدیل شد؟

فصل اول: پسری که می‌خواست نویسنده بشه ولی دنیای تکنولوژی رو نوشت

داستان ما با یه پسر بچه به اسم موریس چنگ شروع می‌شه که سال ۱۹۳۱ توی یه شهری به اسم نینگبو در چین به دنیا اومد. موریس کوچولو آرزو داشت با داستان گفتن پول دربیاره. دوست داشت رمان‌نویس یا روزنامه‌نگار بشه. اما پدرش زیاد از این آرزوها خوشش نمی‌اومد و بالاخره راضیش کرد که بره سراغ رشته مهندسی مکانیک. جالبه که موریس چنگ آخرش یکی از بزرگ‌ترین داستان‌های دنیای تجارت و تکنولوژی رو نوشت و اسم خودش و شرکتش رو برای همیشه توی تاریخ ثبت کرد.

سال ۱۹۴۹، وقتی موریس ۱۸ سالش بود، به آمریکا مهاجرت کرد. اولش رفت دانشگاه هاروارد، ولی آخر سر از دانشگاه ام‌آی‌تی (MIT) با لیسانس و فوق‌لیسانس مهندسی مکانیک فارغ‌التحصیل شد. موریس دو بار توی امتحان دکترای ام‌آی‌تی رد شد و تصمیم گرفت دیگه بی‌خیال دانشگاه بشه و علمش رو توی دنیای واقعی به کار بگیره. یه نکته جالب اینه که سال ۱۹۵۵ یه پیشنهاد کاری از شرکت فورد رو رد کرد و به جاش رفت توی یه شرکت نیمه‌رسانای آمریکایی به اسم «سیلوانیا سمیکاندکتر» که الان دیگه وجود نداره.

همین مسیر شغلی، اون رو در سال ۱۹۵۸ به شرکت «تگزاس اینسترومنتس» (Texas Instruments) یا همون TI رسوند. موریس ۲۵ سال توی این شرکت کار کرد و پله‌های ترقی رو یکی‌یکی بالا رفت. جالبه بدونین که خود شرکت تگزاس اینسترومنتس هزینه تحصیلش رو داد تا یه شانس دیگه برای گرفتن دکترا داشته باشه و این بار موریس موفق شد سال ۱۹۶۱ دکترای مهندسی برقش رو از دانشگاه استنفورد بگیره.

ییلد (Yield): کلمه جادویی در دنیای تراشه‌ها

خب بچه‌ها، اینجا یه کلمه کلیدی داریم: «ییلد» (Yield). این کلمه رو یادتون باشه چون کل داستان روی همین می‌چرخه. ییلد یعنی چی؟ خیلی ساده‌س. فکر کنین دارین کلوچه درست می‌کنین. یه سینی بزرگ خمیر دارین (این می‌شه ویفر سیلیکونی شما) و با قالب، کلوچه‌های گرد ازش درمیارین (اینا هم می‌شن تراشه‌های شما). حالا اگه از ۱۰۰ تا کلوچه‌ای که می‌تونستین از این خمیر دربیارین، ۹۰ تاش سالم و خوشگل از آب دربیاد و ۱۰ تاش بسوزه یا بشکنه، ییلد شما ۹۰ درصده.

توی دنیای تراشه‌ها، این عدد یعنی مرگ و زندگی. هرچی ییلد بالاتر باشه، یعنی از یه ویفر سیلیکونی گرون‌قیمت، تراشه‌های سالم بیشتری درمیاد و شرکت سود بیشتری می‌کنه. اگه ییلد پایین باشه، یعنی داری پول رو آتیش می‌زنی. موریس چنگ استاد این کار بود. هم توی شرکت سیلوانیا و هم توی تگزاس اینسترومنتس، وظیفه‌ش دقیقا همین بود: بالا بردن درصد تراشه‌های سالمی که از هر ویفر سیلیکونی تولید می‌شد. یه نقص کوچیک در حد اتم می‌تونست کل ویفر رو که اون موقع‌ها چند ده یا چند صد تا تراشه روش بود، خراب کنه. این یه مشکل بزرگ توی تگزاس اینسترومنتس قبل از اومدن موریس بود و موفقیت‌های اون باعث شد خیلی زود توی کل صنعت اسم در کنه.

در اوایل دهه ۱۹۸۰، موریس چنگ که هنوز توی تگزاس اینسترومنتس بود، متوجه یه چیز عجیب شد. دید که کارخونه ژاپنی شرکت، به ازای هر ویفر سیلیکونی، تعداد تراشه خیلی بیشتری نسبت به کارخونه تگزاس تولید می‌کنه. یعنی ییلد کارخونه ژاپن خیلی بالاتر بود. این موضوع حسابی فکرش رو مشغول کرد. دلایلش هم ساده بود: کارمندهای ژاپنی تخصص بالاتری داشتن، کمتر کارشون رو عوض می‌کردن و یه فرهنگی از دقت دیوانه‌وار و سخت‌کوشی داشتن که انگار توی ذاتشون بود ولی توی آمریکا خبری ازش نبود. چنگ از این ماجرا یه نتیجه ساده ولی خیلی عمیق گرفت: آینده تولیدات پیشرفته توی غرب نیست، توی آسیاست.

با وجود همه موفقیت‌هاش و شهرت جهانیش، موریس به یه سقف شیشه‌ای توی تگزاس اینسترومنتس خورد. وقتی زمان انتخاب مدیرعامل جدید رسید، اون رو نادیده گرفتن. این اتفاق خیلی بهش ضربه زد و صحنه رو برای اتفاقات بعدی آماده کرد. چند سال بعد، موریس برای همیشه تگزاس اینسترومنتس رو ترک کرد و توی شرکتی به اسم «جنرال اینسترومنت» مشغول به کار شد. این شرکت از سال ۲۰۱۴ بخشی از گروه لنوو شده، ولی قبل از اون نقش مهمی به عنوان شریک و بعدا زیرمجموعه آلفابت (شرکت مادر گوگل) توی توسعه اکوسیستم اندروید داشت.

فصل دوم: تولد یک غول در جزیره‌ای کوچک

قبل از اینکه بریم سراغ ماجرای بعدی زندگی موریس چنگ، لازمه یه کم در مورد رابطه پیچیده چین و تایوان بدونیم. تایوان یه جزیره‌س در ساحل جنوب شرقی چین که بعد از جنگ داخلی چین در سال ۱۹۴۹ از سرزمین اصلی جدا شد. حزب ناسیونالیست بعد از شکست از کمونیست‌ها به تایوان عقب‌نشینی کرد و کمونیست‌ها هم جمهوری خلق چین (PRC) رو در سرزمین اصلی تاسیس کردن. از اون موقع، تایوان با یه دولت جداگونه کار کرده، هرچند چین اون رو یه استان جدا شده می‌دونه. این رابطه هنوز هم پرتنشه. تایوان به عنوان یه دولت دموکراتیک با هویت خودش فعالیت می‌کنه، در حالی که چین روی اتحاد دوباره اصرار داره و همین موضوع باعث تنش‌های ژئوپلیتیکی و پیچیدگی‌های بین‌المللی شده. داستانی که می‌خوایم تعریف کنیم، این وضعیت رو آروم‌تر نکرده.

دعوتی که تاریخ را عوض کرد

موریس چنگ مدت کوتاهی توی جنرال اینسترومنت بود که یه پیشنهاد عجیب و جالب بهش شد. سون یون‌سوان، نخست‌وزیر جمهوری چین که حالا از تایوان حکومت می‌کرد، ازش خواست به آسیا برگرده. دعوت برای ریاست «موسسه تحقیقات فناوری صنعتی» یا همون ITRI بود. این موسسه یه سازمان دولتی غیرانتفاعی در شهر شینچو تایوان بود، تقریبا ۴۸۰ کیلومتر دورتر از محل تولد چنگ در چین. وظیفه این موسسه این بود که جاه‌طلبی‌های تکنولوژیک تایوان رو استارت بزنه.

قبول کردن ریاست ITRI، با اینکه موریس چنگ یه سابقه طولانی و موفق توی صنعت نیمه‌رساناها داشت، مهم‌ترین تصمیم کاری زندگیش شد. بهش یه ماموریت خیلی بزرگ و ترسناک دادن: تایوان رو به صحنه جهانی تولید نیمه‌رساناهای پیشرفته برسونه. دولت تایوان، که بخش بزرگیش به خاطر دانش خود چنگ بود، خیلی زود اهمیت و پتانسیل تولید تراشه‌های پیشرفته رو فهمید و با زمان‌بندی تقریبا عالی، روی این صنعت شرط‌بندی سنگینی کرد. این دقیقا همون زمانی بود که غرب فهمیده بود آسیا بهترین گزینه برای برون‌سپاری ارزون‌قیمت تولید همه چیزه، از لوازم الکترونیکی مصرفی گرفته تا پارچه و لباس.

اینطوری شد که در سال ۱۹۸۷، موریس چنگ در سن ۵۶ سالگی، شرکت TSMC رو تاسیس کرد که مخفف «شرکت تولید نیمه‌رسانای تایوان» (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) بود. شرکتی که قرار بود هم قوانین صنعت نیمه‌رسانا و هم نقشه جهانی این صنعت رو از نو بنویسه و به شرکت‌هایی مثل اپل و انویدیا کمک کنه تا روش تعامل ما با تکنولوژی رو برای همیشه تغییر بدن.

سرمایه‌گذاران اولیه و یک اشتباه تاریخی

سرمایه این پروژه گرون‌قیمت توسط دولت تایوان از طریق صندوق ثروت ملی‌ش (NDF) تامین شد. بخشی از تکنولوژی تولید و لایسنس‌های مالکیت فکری هم از طریق شرکت هلندی فیلیپس (Philips) به دست اومد. اینطوری شد که صندوق ثروت ملی تایوان ۴۸ درصد سهام شرکت رو گرفت، فیلیپس کمتر از ۲۸ درصد و بقیه‌ش هم توسط سرمایه‌گذاران خصوصی کوچیک‌تر مثل خانواده‌های ثروتمند محلی که توی کار تولید بودن، تامین شد.

جالبه بدونین که موریس چنگ قبل از اینکه بره سراغ فیلیپس، به اینتل و تگزاس اینسترومنتس هم پیشنهاد داده بود و اونها رد کرده بودن. با نگاه به گذشته، این دو تا اشتباه خیلی گرونی برای صنعت تراشه آمریکا بود و متاسفانه آخرین اشتباه بزرگ اینتل هم نبود.

سه سال قبل از این ماجرا، فیلیپس یه سرمایه‌گذاری مشترک با شرکت ASM International انجام داده بود که اون هم برای این صنعت فوق‌العاده مهم از آب دراومد. اسم این شرکت «ای‌اس‌ام‌ال» (ASML) بود که امروز مهم‌ترین شرکت سازنده تجهیزات تولید نیمه‌رسانا در دنیاست و در زمینه تکنولوژی لیتوگرافی فرابنفش شدید (EUV) یه جورایی انحصار داره. بعدا بیشتر در مورد این تکنولوژی حرف می‌زنیم.

این یعنی در اواسط دهه ۱۹۹۰، فیلیپس ۲۸ درصد از سهام TSMC رو در زمان عرضه اولیه سهامش در سال ۱۹۹۴ و نزدیک به ۷۰ درصد از سهام ASML رو در زمان عرضه اولیه سهامش در سال ۱۹۹۵ در اختیار داشت. این دو تا شرکت امروز جزو مهم‌ترین شرکت‌های دنیا هستن. فیلیپس به تدریج سهامش رو توی هر دو شرکت فروخت و تا سال ۲۰۰۷ به طور کامل از هر دو خارج شد. از اون موقع تا الان، ارزش سهام TSMC و ASML به ترتیب بیش از ۹۵۰۰ درصد و ۷۸۳۰۰ درصد رشد کرده و ارزش ترکیبی این دو شرکت حدود ۵۶ برابر ارزش خود فیلیپسه.

فصل سوم: یک مدل کسب‌وکار انقلابی

ایده موریس چنگ برای TSMC کاملا انقلابی بود. اون این شرکت رو در سال ۱۹۸۷ با ایده ساختن اولین «کارخانه ریخته‌گری خالص» (pure-play foundry) در دنیا تاسیس کرد. بیزینسی که فقط و فقط برای شرکت‌های دیگه تراشه تولید می‌کرد، به جای اینکه تراشه‌هایی با برند خودش طراحی کنه و بفروشه. اون از تجربه‌ش توی کارخونه‌های تگزاس اینسترومنتس که توی این صنعت بهشون «فب» (fab) می‌گن، و همچنین با دیدن رشد سریع تقاضا برای تراشه‌های پیشرفته‌تر، فهمیده بود که تولید داخلی برای اکثر طراحان تراشه خیلی پیچیده و پرهزینه می‌شه. دوران «جدا‌سازی» یا «آنباندلینگ» (unbundling) فرا رسیده بود.

این ایده که اون موقع خیلی جسورانه به نظر می‌رسید، با مدل رایج جهانی یعنی «تولیدکننده دستگاه یکپارچه» (IDM) کاملا فرق داشت. توی مدل IDM، یه شرکت همه کارها رو از طراحی و تولید گرفته تا بازاریابی، خودش انجام می‌ده؛ کاری که اینتل و سامسونگ هنوز هم انجام می‌دن. همین ایده متفاوت، به مشخصه اصلی TSMC و اساس موفقیتش تبدیل شد. با تمرکز کامل روی تولید و بهینه کردن ییلد، TSMC می‌تونست تقاضای روزافزون شرکت‌های تراشه‌ساز در سراسر دنیا رو جواب بده و یکی از گرون‌ترین و پیچیده‌ترین بخش‌های این صنعت رو به صورت یه سرویس آماده بفروشه.

آنباندلینگ یا جداسازی صنعت نیمه‌رسانا

چیزی که چنگ پیش‌بینی می‌کرد این بود که هر مرحله از فرآیند توسعه تراشه با کوچک‌تر شدن «گره‌ها» (nodes) به صورت تصاعدی گرون‌تر و پیچیده‌تر می‌شه. انجام دادن همه این مراحل زیر یک سقف خیلی زود چالش‌برانگیز شد و باعث شد یه عالمه شرکت «فب‌لس» (fabless) به وجود بیاد، یعنی شرکت‌هایی که کارخونه یا فب داخلی ندارن. این شرکت‌ها فقط روی طراحی تراشه تمرکز می‌کنن و از ابزارهای طراحی پیشرفته شرکت‌هایی مثل «سینوپسیس» و «کیدنس» و همچنین از مجموعه دستورالعمل‌های شرکت «آرم» (Arm) استفاده می‌کنن. امروزه هزینه طراحی یه تراشه پیشرفته بیشتر از نیم میلیارد دلاره. این مدل به شرکت‌هایی مثل انویدیا و تسلا اجازه می‌ده بدون اینکه مجبور باشن میلیاردها دلار برای ساختن فب‌های خودشون و بهینه کردن ییلد هزینه کنن، به سرعت نوآوری کنن و رشد کنن.

با اینکه شرکت‌های IDM بزرگی مثل اینتل در اون زمان توانایی تولید رقابتی برای شرکت‌های دیگه رو داشتن، اما این غول تراشه‌سازی آمریکایی با یه مشکل دیگه روبرو بود: تضاد منافع و عدم اعتماد. شرکت‌های فب‌لس مثل اپل و کوالکام از این می‌ترسیدن که طرح‌ها و پیشرفت‌های تکنولوژیکشون توسط شرکت‌هایی که خودشون رقیبشون هم هستن، کپی بشه یا در اولویت قرار نگیره. این مشکل با TSMC وجود نداشت. اعتماد و همسو بودن منافع، در کنار تمرکز روی بخش فوق‌العاده سرمایه‌بر تولید، دو تا از مواد اصلی دیدگاه چنگ بودن.

کم‌کم حتی شرکت‌های IDM بزرگ‌تر هم از رقابت تولید خارج شدن چون TSMC و سامسونگ روز به روز قابل اعتمادتر می‌شدن. برای مثال، شرکت قدرتمند آمریکایی آی‌بی‌ام (IBM) در سال ۲۰۱۵ عملیات فب خودش رو به شرکت «گلوبال‌فاندریز» فروخت، شرکتی که چند سال قبل از اون از AMD جدا شده بود تا AMD هم فب‌لس بشه. همین اتفاق برای شرکت LSI Corporation هم افتاد که عملیات فبش رو به TSMC فروخت.

از طرف دیگه، اینتل هنوز داره سعی می‌کنه مدل‌های کسب‌وکار IDM و فاندری رو با هم ترکیب کنه. این موضوع، به علاوه یه اشتباه استراتژیک بزرگ که در ادامه بهش می‌پردازیم، باعث شده که این غول سابق پردازنده‌های کامپیوترهای شخصی در هر دو جبهه عقب بیفته؛ در رقابت طراحی از شرکت‌هایی مثل انویدیا و آرم، و در رقابت تولید و کوچک‌سازی گره‌ها از TSMC و سامسونگ. البته اینتل اخیرا موفق شده حق استفاده از اولین سیستم‌های نسل جدید High NA EUV شرکت ASML رو به دست بیاره که هر کدوم ۱۵۰ تن وزن دارن. این یعنی داستان هنوز تموم نشده.

فصل چهارم: اتحاد سرنوشت‌ساز با اپل

یکی از لحظات تعیین‌کننده در تاریخ TSMC زمانی بود که اپل دنبال یه شریک برای تولید پردازنده‌های داخلی خودش برای آیفون می‌گشت. اپل می‌خواست از وابستگیش به رقیبش یعنی سامسونگ خلاص بشه. جالبه که سامسونگ در روزهای اول، پردازنده‌های بزرگ‌ترین رقیبش رو تامین می‌کرد. این اتفاق درست بعد از این بود که اپل اعلام کرد اینتل پردازنده‌های x86 خودش رو برای کامپیوترهای مک تامین می‌کنه.

اپل اول برای این کار ویژه سراغ اینتل رفت، اما مدیرعامل وقت اینتل، پاول اوتلینی، پیشنهاد استیو جابز رو رد کرد. در اون زمان، اینتل بازار پردازنده‌های موبایل رو اونقدر کوچیک می‌دید که ارزش تلاش برای تحقیق و توسعه لازم برای چنین قراردادی رو نداشت. یادتون باشه، طراحی تراشه فوق‌العاده گرونه، پس باید می‌تونستن این هزینه رو با حجم تولید بالا جبران کنن. این تصمیم، البته با نگاه به گذشته، شاید یکی از بزرگ‌ترین اشتباهات تجاری تاریخ باشه. خود اوتلینی بعدا گفته که اونها بخش حجم تولید این معادله رو حدود ۱۰۰ برابر اشتباه تخمین زده بودن. امروزه، به گفته کریس میلر در کتاب «جنگ تراشه»، بخش گوشی‌های هوشمند تقریبا یک‌سوم کل تراشه‌های فروخته شده رو تشکیل می‌ده.

اپل که توسط تنها گزینه قابل قبولش به جز سامسونگ رد شده بود، تصمیم گرفت خودش دست به کار بشه. خوشبختانه، اپل یکی از معدود شرکت‌هایی بود که واقعا توانایی مالی طراحی تراشه‌های خودش رو داشت. این شروع داستان «اپل سیلیکون» بود که به طور طعنه‌آمیزی بعدا باعث شد اینتل کسب‌وکار پردازنده‌های مک رو هم از دست بده.

اپل در جستجوی یه شریک تولید، طبیعتا پیشرفته‌ترین و قابل اعتمادترین فاندری دنیا رو انتخاب کرد تا قلب جدید محصول پرچمدارش رو به زندگی بیاره. استفاده از تکنولوژی‌های فرآیند پیشرفته TSMC برای تولید تراشه‌های انقلابی سری A برای آیفون و آیپد و در نهایت تراشه‌های سری M برای مک، برای هر دو شرکت حیاتی بود و احتمالا یکی از عوامل کلیدی بود که اپل رو به بزرگ‌ترین شرکت دنیا تبدیل کرد.

اپل با پیشرفت در نرم‌افزارهای کاربرپسندش که به لطف تراشه‌های داخلی پیشرفته‌ترش ممکن شده بود، تونست کاری رو بکنه که تقریبا هیچ شرکت الکترونیکی مصرفی دیگه‌ای تا اون موقع نکرده بود: ایجاد اثرات قفل‌کنندگی دیجیتال در محصولات سخت‌افزاریش، که وفاداری مشتری و جریان‌های درآمدی تکرارشونده رو تضمین می‌کرد. در دوازده ماه منتهی به سه ماهه سوم سال مالی ۲۰۲۴، اپل فقط از فروش آیفون درآمد سرسام‌آور ۱۹۹ میلیارد دلاری گزارش کرد. یادتون باشه که این حتی شامل بخش خدمات با حاشیه سود بالا مثل درآمد از اپ استور، آی‌کلاد و سایر سرویس‌های اشتراکی نمی‌شه.

سرمایه‌گذاری در دل بحران

زمان‌بندی این اتحاد نمی‌تونست بهتر از این باشه، حتی اگه اون موقع اینطور به نظر نمی‌رسید. بحران مالی جهانی سیستم مالی رو درگیر کرده بود و صنعت تراشه، که طبیعتا چرخه‌ایه، متوقف شده بود. اما موریس چنگ که اون موقع رئیس هیئت مدیره و یه کهنه‌کار توی این صنعت بود، قبلا این فیلم رو دیده بود. تا وقتی که دنیا قرار نبود به آخر برسه، شرکت‌هایی که برخلاف چرخه سرمایه، سرمایه‌گذاری می‌کردن، در نهایت قوی‌تر از بحران بیرون می‌یومدن.

چنگ که در سال ۲۰۰۸، ۷۷ سالش بود، جانشینش رو اخراج کرد و دوباره سکان هدایت شرکت رو به دست گرفت. اون در سال ۲۰۰۵ از سمت مدیرعاملی کنار رفته بود. در تاریک‌ترین لحظات، با توجه به قیمت سهام TSMC و چشم‌انداز اقتصاد جهانی، اون یه برنامه سرمایه‌گذاری چند میلیارد دلاری عظیم رو شروع کرد. این غول تایوانی قرار نبود رهبری بازارش رو به خاطر یه اشتباه ناشی از احتیاط بیش از حد از دست بده. البته که این دقیقا حرکت درستی بود. دنیا به آخر نرسید و بازار با قدرت برگشت و TSMC قوی‌تر از قبل در جایگاه اول برای گرفتن سهم بازار قرار داشت.

موریس چنگ در چشم‌انداز گزارش سالانه ۲۰۰۸ نوشته بود:
«…رکود جهانی احتمالا به یه دوره طولانی از بهبود کندتر کسب‌وکار منجر می‌شه. […] از نظر تاریخی، TSMC همیشه از چالش‌های دوره‌ای برای قوی‌تر شدن استفاده کرده. چالش‌های سال ۲۰۰۹ مشخصه و همه کارمندان TSMC متعهد هستن که تمام تلاششون رو بکنن تا از این بحران اقتصادی جهانی قوی‌تر از همیشه بیرون بیان.»

فصل پنجم: حکاکی ویفرها در مقیاسی بی‌سابقه

در زمان عرضه اولیه سهام TSMC، این شرکت ۷۳۵ میلیون دلار درآمد و ۳۲۸ میلیون دلار سود عملیاتی (EBIT) داشت. در زمان نوشتن این مقاله، این ارقام به ترتیب به ۷۵.۱ میلیارد دلار و ۳۱.۶ میلیارد دلار رسیدن. این یعنی یه رشد سالانه ترکیبی حدود ۱۶.۵ درصد در طول ۳۰ سال با حاشیه سودی بالای ۴۰ درصد که شبیه شرکت‌های نرم‌افزاریه. این غول تراشه‌سازی تایوانی الان نهمین شرکت بزرگ دنیاست. این یعنی از نظر درآمد و سود، TSMC امروز ۱۰۰ برابر بزرگ‌تر از ۳۰ سال پیشه و هنوز هم با نرخ ۲۵ تا ۳۰ درصد در حال رشده. وقتی به صورت سود و زیان TSMC نگاه می‌کنیم، سخته که بفهمیم این یه کسب‌وکار فوق‌العاده پیچیده و سرمایه‌بر برای رشد و اداره کردنه.

فب‌های پیشرفته این شرکت سالانه میلیون‌ها ویفر با ترانزیستورهایی به اندازه کسری از یک میکرون تولید می‌کنن. بسته به اندازه تراشه (die size) و ییلد، یه ویفر ۳۰۰ میلی‌متری می‌تونه از چند صد تا چند هزار تراشه تولید کنه. این یعنی TSMC سالانه میلیاردها تراشه تولید می‌کنه. اما وقتی صحبت از انواع تراشه‌های تولید شده در تایوان می‌شه، حجم همه چیز نیست. تراشه‌های پیشرفته، مثل پردازنده‌های آیفون و مک، مشخصا خیلی گرون‌تر از تراشه‌هایی هستن که مثلا توی یه مایکروویو استفاده می‌شن، مثل مدارهای مجتمع مدیریت توان آنالوگ که شرکت‌هایی مثل تگزاس اینسترومنتس می‌سازن.

مسابقه بی‌وقفه برای نانومترهای کمتر

مسابقه بی‌امان برای رسیدن به فرآیندهای نانومتری پایین‌تر، که «نانومتر پایین‌تر» به معنی کوچک‌تر شدن اندازه ترانزیستورها روی یه تراشه است، نوآوری‌هایی رو به وجود آورده که مرزهای عملکرد، بهره‌وری انرژی و کوچک‌سازی رو در دستگاه‌های الکترونیکی جابجا کرده. تکنولوژی‌های نانومتری پایین‌تر اساسا اجازه می‌دن ترانزیستورهای بیشتری در یک فضای مشخص جا بشن. در سال ۱۹۶۱، تراشه انقلابی شرکت «فرچایلد سمیکاندکتر» به اسم «مایکرولاجیک»، چهار تا ترانزیستور داشت. امروز، یه تراشه پیشرفته مثل پردازنده گرافیکی H100 Tensor Core انویدیا حدود ۸۰ میلیارد ترانزیستور روش داره. و همونطور که شاید حدس زده باشین، این تراشه فقط توسط TSMC ساخته می‌شه.

یکی از مزیت‌های رقابتی TSMC که تکرار کردنش خیلی سخته، صرفه‌جویی در مقیاسه (economies of scale) که طی دهه‌ها پیشی گرفتن از رقبا به دست اومده. این یعنی ردپای فب‌های تثبیت شده‌شون و حجم عظیم سرمایه‌ای که می‌تونن دوباره در تحقیق و توسعه (R&D) و هزینه‌های سرمایه‌ای (CapEx) سرمایه‌گذاری کنن. برای مثال، TSMC به تنهایی در سال ۲۰۲۳، که یه سال رکود برای این صنعت بود، نزدیک به ۴۰ میلیارد دلار در CapEx و R&D سرمایه‌گذاری کرد. این رو مقایسه کنین با کل برنامه محرک چند ساله دولت آمریکا به اسم «قانون تراشه‌ها» (Chips Act) که ۵۳ میلیارد دلار بود.

فصل ششم: پیچیده‌ترین ماشین روی زمین

ساختن و اداره کردن فقط یه کارخونه نیمه‌رسانا یا فب، یه کار فوق‌العاده سرمایه‌بره. TSMC در حال حاضر ۲۰ تا فب رو اداره می‌کنه. فقط هزینه راه‌اندازی یه فب پیشرفته مثل فب ۱۸ معروفش در تاینان تایوان، می‌تونه بیشتر از ۱۵ میلیارد دلار باشه.

کارمندهای فب مجبورن وقتی وارد تاسیسات می‌شن، وسایلشون رو توی کیسه‌های پلاستیکی شفاف بذارن و گوشی‌های هوشمندشون رو بیرون جا بذارن. این کار برای تضمین امنیت مالکیت فکری و اسرار تجاری مشتریانشونه. این فب‌ها، که در سراسر تایوان پخش شدن و تا چین و آمریکا هم کشیده شدن، شگفتی‌های مهندسی مدرن هستن.

بخش عمده هزینه مربوط به نصب تجهیزات تولید پیشرفته از تامین‌کنندگان متخصص در سراسر دنیاست، به خصوص سیستم‌های EUV شرکت ASML. این سیستم‌ها گاهی به عنوان قلب فب شناخته می‌شن و برای حکاکی پیشرفته‌ترین طرح‌ها با دقت اتمی روی ویفرهای سیلیکونی ضروری هستن.

تکنولوژی EUV: قلب تپنده فب

برای تولید چیزی که به عنوان تراشه‌های پیشرفته (leading-edge) شناخته می‌شه، به تکنولوژی EUV نیازه. تراشه‌هایی مثل پردازنده‌های آیفون و مک اپل، پردازنده‌های گرافیکی دیتاسنتر انویدیا که برای آموزش مدل‌های زبان بزرگ (LLM) طراحی شدن، تراشه‌های محاسبات کوانتومی گوگل یا تراشه‌های مودم 5G اسنپدراگون کوالکام. بر اساس کتاب فوق‌العاده «جنگ تراشه» از کریس میلر، حدود ۹۰ درصد این تراشه‌ها و همچنین حدود ۴۰ درصد از قدرت محاسباتی جدید دنیا در هر سال، در تایوان ساخته می‌شه.

ماشین‌های لیتوگرافی EUV شرکت ASML، که به اندازه یه اتوبوس مدرسه آمریکایی هستن و ۱۵۰ تن وزن دارن، گاهی به عنوان پیچیده‌ترین ماشین روی زمین شناخته می‌شن. بدون TSMC، سامسونگ و اینتل، این تکنولوژی شاید هیچ‌وقت به صورت تجاری در دسترس قرار نمی‌گرفت. البته «در دسترس» شاید کلمه قوی باشه؛ برای اینکه بتونین یه ماشین EUV رو به صورت سودآور اداره کنین، به سرمایه‌گذاری‌های عظیم در R&D و CapEx، بهره‌وری عملیاتی و مقیاس نیاز دارین. تازه این به غیر از برچسب قیمت بیش از ۲۰۰ میلیون دلاری هر دستگاهه.

این یعنی فقط تعداد خیلی کمی از شرکت‌ها در سطح جهان می‌تونن سرمایه‌گذاری روی این ماشین‌ها رو توجیه کنن. سه تا از این شرکت‌ها TSMC، سامسونگ و اینتل هستن که هر سه در سال ۲۰۱۲ به تامین مالی آخرین تلاش بزرگ R&D شرکت ASML برای توسعه EUV کمک کردن و در ازای اون، هر کدوم یه سهم بدون حق رای گرفتن. با اینکه اینتل در سال ۲۰۱۲ بیشترین پول رو آورده بود، نتونست با سرعت شرکت‌های آسیایی پیش بره و تا سال ۲۰۲۳ از EUV استفاده نکرد. TSMC و سامسونگ سال‌ها جلوتر بودن و با استفاده از تکنولوژی انقلابی ASML، در مقیاس بالا تراشه تولید می‌کردن.

تامین‌کنندگان حیاتی دیگر

علاوه بر ASML، شرکت‌های دیگه‌ای هم هستن که در تامین تجهیزات حیاتی برای فب‌ها تقریبا انحصار دارن. برای مثال، شرکت «کی‌ال‌ای» (KLA) ابزارهای بازرسی پیشرفته‌ای رو فراهم می‌کنه که یکپارچگی ویفرها رو در هر مرحله از تولید تضمین می‌کنه. «اپلاید متریالز» (Applied Materials) تجهیزات لایه‌نشانی رو تامین می‌کنه که برای لایه‌بندی مواد با دقت اتمی حیاتیه. «ای‌اس‌ام اینترنشنال» (ASM International) ابزارهای اپیتاکسی و لایه‌نشانی بخار شیمیایی رو ارائه می‌ده و «بی‌ای سمیکاندکتر» (BE Semiconductor) سیستم‌های پکیجینگ پیشرفته‌ای رو طراحی می‌کنه که عملکرد و قابلیت اطمینان تراشه‌های نهایی رو افزایش می‌ده.

فراتر از تجهیزات، زیرساخت‌های اطراف یه فب هم به همون اندازه حیاتیه. فب‌ها به محیط‌های فوق‌العاده تمیز، مقادیر عظیمی آب و منابع برق پایدار نیاز دارن. کارخونه‌های گاز تخصصی، که اغلب توسط شرکت‌هایی مثل «ایر لیکید» (Air Liquide) اداره می‌شن، در نزدیکی فب‌ها ساخته می‌شن تا گازهای مختلف مورد نیاز برای پردازش نیمه‌رساناها رو تامین کنن. تازه این به غیر از زیرساخت‌های لجستیکی مورد نیاز برای حمل و نقل ویفرهای سیلیکونی و تراشه‌هاست.

فصل هفتم: دقت، انضباط و رازداری

علاوه بر پرداخت میلیاردها دلار برای ساختن یه فب، اداره کردنش هم نیاز به دقت و انضباط دائمی داره، به خصوص در «اتاق‌های تمیز» (cleanrooms) که به شدت کنترل می‌شن. این محیط‌ها طوری طراحی شدن که تمیزی فوق‌العاده بالایی داشته باشن که برای جلوگیری از آلودگی که می‌تونه کل دسته‌های ویفر رو خراب کنه، حیاتیه. به همین دلیله که کارگرها مجبورن لباس‌های سرتاسری به اسم «بانی سوت» (bunny suits) بپوشن. خراب کردن فقط یکی از ویفرهای مهم، یعنی ویفری که یکی از پیچیده‌ترین طرح‌های تراشه روش حکاکی شده، می‌تونه یه اشتباه ۲۵۰ هزار دلاری باشه.

یه اتاق تمیز در یه فب نیمه‌رسانا بر اساس تعداد ذرات در هر متر مکعب طبقه‌بندی می‌شه. برای مثال، یه اتاق تمیز کلاس ۱، حداکثر یک ذره بزرگ‌تر از ۰.۵ میکرون در هر متر مکعب هوا داره. این در حالیه که هوای معمولی میلیون‌ها ذره داره. هر جنبه‌ای از اتاق تمیز، از فیلتراسیون هوا گرفته تا مواد ساختمانی، طوری طراحی شده که حضور ذرات رو به حداقل برسونه.

هر دقیقه در فب، ریسک بالاست. یه ذره گرد و غبار توی اتاق تمیز می‌تونه به یه ویفر آسیب بزنه و اون رو غیرقابل استفاده کنه. هر مرحله، از فوتولیتوگرافی گرفته تا لایه‌نشانی بخار شیمیایی، باید با دقت فوق‌العاده بالا انجام بشه تا کل یه دسته تولید، که می‌تونه میلیون‌ها دلار درآمد از دست رفته باشه، به خطر نیفته. مدیریت یه اتاق تمیز همچنین شامل کار با مواد و مواد شیمیایی مثل آب فوق خالص و گازهای با خلوص بالا می‌شه.

موریس چنگ در مورد فرهنگ انضباط در TSMC یه حرف جالبی داره:
«اگه ساعت ۱ نصف شب [یه دستگاهی] خراب بشه، توی آمریکا، فردا صبحش درست می‌شه، ولی توی تایوان، ساعت ۲ نصف شب درست می‌شه. اگه به یه مهندس وقتی خوابه زنگ بزنن، بیدار می‌شه و شروع به لباس پوشیدن می‌کنه. اگه زنش بپرسه: “چی شده؟” می‌گه: “باید برم کارخونه.” زنش هم بدون اینکه حرف دیگه‌ای بزنه برمی‌گرده می‌خوابه. این فرهنگ کاریه.»

توانایی TSMC در اداره موفقیت‌آمیز فب‌هاش با چنین دقت و کارایی، یعنی تضمین ییلد بالا، مهارتیه که چنگ و TSMC دهه‌هاست اون رو در مقیاس بزرگ به کمال رسوندن. این موضوع باعث شده به یه سلطه بی‌سابقه و تقریبا ترسناک بر بازار برسن. در سه ماهه اول سال ۲۰۲۴، سهم بازار TSMC از بازار جهانی فاندری، بر اساس درآمد دلاری، به بیش از ۶۰ درصد رسید. این یعنی تقریبا شش برابر نزدیک‌ترین رقیبش، یعنی سامسونگ.

فصل هشتم: تنوع‌بخشی در برابر ژئوپلیتیک

سخته که در مورد ورود شگفت‌انگیز تایوان به صحنه جهانی نیمه‌رساناها بنویسیم و به ژئوپلیتیک اشاره نکنیم. در حالی که آمریکا و چین برای برتری تکنولوژیک، هم از نظر قدرت محاسباتی و هم از نظر سلاح‌های پیشرفته، با هم رقابت می‌کنن، TSMC خودش رو در مرکز این رقابت پرمخاطره می‌بینه.

قاطعیت روزافزون چین در مورد تایوان، لایه دیگه‌ای از پیچیدگی به این ماجرا اضافه می‌کنه. تایوان، که توسط یه نوار دریایی به عرض ۱۳۰ تا ۱۵۰ مایل به اسم تنگه تایوان از چین جدا شده، به عنوان یه دولت مستقل عمل می‌کنه، اما چین اون رو یه استان جدا شده می‌دونه که باید با سرزمین اصلی متحد بشه. این جاه‌طلبی سرزمینی به طور قابل توجهی بر برداشت‌ها و سیاست‌های جهانی در مورد صنعت نیمه‌رسانای تایوان تاثیر می‌ذاره.

پکن نه تنها دست به قدرت‌نمایی نظامی و مانورهای تحریک‌آمیز زده، بلکه از اقتصادش هم برای تاثیرگذاری بر نگرش‌های جهانی نسبت به تایوان استفاده کرده. چشم‌انداز درگیری یا بی‌ثباتی در تایوان می‌تونه پیامدهای واقعا عمیقی برای اقتصاد جهانی داشته باشه. کریس میلر در کتاب «جنگ تراشه» در این مورد نوشته:

«تاثیرش روی اقتصاد جهانی فاجعه‌بار خواهد بود. […] بعد از یه فاجعه در تایوان، به عبارت دیگه، کل هزینه‌ها با تریلیون‌ها دلار اندازه‌گیری می‌شه. از دست دادن ۳۷ درصد از تولید قدرت محاسباتی ما در هر سال می‌تونه خیلی پرهزینه‌تر از همه‌گیری کووید باشه […]. حداقل نیم دهه طول می‌کشه تا ظرفیت از دست رفته تولید تراشه بازسازی بشه. این روزها، وقتی به پنج سال آینده نگاه می‌کنیم، امیدواریم شبکه‌های 5G و متاورس بسازیم، اما اگه تایوان از کار بیفته، ممکنه برای پیدا کردن ماشین ظرفشویی هم به مشکل بخوریم.»

محدودیت‌های دولت آمریکا روی هواوی، یکی از بزرگ‌ترین طراحان تراشه فب‌لس در سطح جهان با سابقه طولانی کار با TSMC، و مقررات صادراتی برای تجهیزات پیشرفته مثل ماشین‌های EUV شرکت ASML، نشون می‌ده که کنترل تکنولوژی‌های کلیدی چقدر از نظر استراتژیک مهمه. این موضوع، البته، TSMC رو در موقعیت عجیبی قرار می‌ده.

گسترش ردپای جهانی

در پاسخ به این فشارهای ژئوپلیتیکی، TSMC شروع به متنوع کردن ردپای تولیدی خودش کرده. این غول تراشه‌سازی برای مثال اعلام کرده که قصد داره ۴۰ میلیارد دلار در آریزونای آمریکا سرمایه‌گذاری کنه و در اواخر سال ۲۰۲۴ ساخت اولین کارخونه تراشه‌سازی اروپاییش رو در درسدن آلمان شروع می‌کنه. این تاسیسات ۱۱ میلیارد دلاری، به اسم «شرکت تولید نیمه‌رسانای اروپا» (ESMC)، یه سرمایه‌گذاری مشترکه با شرکت‌های اینفینئون، ان‌ایکس‌پی و رابرت بوش که هر کدوم ۱۰ درصد سهم دارن.

فصل نهم: نگاهی به جزئیات یک امپراتوری

خب بچه‌ها، بیایید یه کم دقیق‌تر به خود شرکت TSMC نگاه کنیم. این شرکت از همون اول با یه ایده خیلی خاص شروع به کار کرد. منشور و اساسنامه شرکت اجازه نمی‌ده که تراشه‌هایی با برند خودش طراحی کنه یا بسازه. برای همین TSMC رقیب شرکت‌های نیمه‌رسانای دیگه نیست، بلکه شریک اونهاست. موفقیت TSMC توی کسب‌وکار فاندری، یه الگو برای خیلی از شرکت‌های جدیدی شد که وارد این بازار شدن. با وجود TSMC به عنوان موتور این تغییر، چیزی که یه زمانی فقط یه ایده بود یعنی یه فاندری خالص، امروز به یه صنعت چند میلیارد دلاری تبدیل شده.

الان که صنعت نیمه‌رسانا با هزینه‌های سرسام‌آور ساخت فب‌های جدید روبروئه، شرکت‌های فاندری متخصصی مثل TSMC دارن به منابع اصلی تامین تقاضای روزافزون جهانی تبدیل می‌شن. TSMC بزرگ‌ترین فاندری آی‌سی (مدار مجتمع) در دنیاست. تا آخر سال ۱۹۹۸، این شرکت دو تا فب ۶ اینچی (فب ۱ و ۲) و سه تا فب ۸ اینچی (فب ۳، ۴ و ۵) رو اداره می‌کرد که ظرفیت سالانه‌شون ۱.۶ میلیون ویفر ۸ اینچی با کیفیت بالا و ییلد بالا بود. کلنگ ساخت ششمین فب TSMC هم در پارک صنعتی جدید تاینان زده شده بود که قرار بود تا سال ۲۰۰۰ تولیدش رو شروع کنه.

یک شرکت جهانی

TSMC یه شرکت بین‌المللیه که به بازار جهانی خدمات می‌ده. برای همین، تاسیساتی رو در مکان‌های دیگه‌ای غیر از تایوان هم ایجاد کرده، از جمله دفاتر فروش و مهندسی در آمریکا، اروپا و ژاپن. شرکت «ویفرتک» (WaferTech)، اولین فاندری سرمایه‌گذاری مشترک TSMC در آمریکا بود که با همکاری چند تا از مشتریان قدیمی‌شون تاسیس شد و تولید انبوهش رو در اواسط سال ۱۹۹۸ شروع کرد. همچنین در سال ۱۹۹۸، TSMC یه پروژه فب مشترک با فیلیپس و سرمایه‌گذاری‌های EDB سنگاپور رو شروع کرد. این فب جدید هم قرار بود در سال ۲۰۰۰ در سنگاپور افتتاح بشه.

TSMC علاوه بر حفظ مزیت رقابتی با افزایش مداوم ظرفیت، سطح تولید انبوه ثابتی از تکنولوژی‌های نسل جدید رو هم فراهم می‌کنه. این شرکت مجموعه‌ای جامع از فرآیندهای تکنولوژی رو ارائه می‌ده، از جمله فرآیندهایی برای تولید آی‌سی‌های منطقی CMOS، سیگنال مختلط، حافظه فرار و غیرفرار، حافظه تعبیه‌شده و BiCMOS. تعهد محکم این شرکت به تکنولوژی پیشرفته تضمین می‌کنه که TSMC بهترین خدمات ارزش افزوده ممکن رو ارائه بده و به شرکای واقعی مشتریانش تبدیل بشه.

TSMC روی تکنولوژی فرآیند و برتری در تولید تمرکز داره، اما تاکید بیشتری روی خدمات مشتری می‌ذاره. هدف TSMC اینه که به «فب مجازی» مشتریانش تبدیل بشه. یعنی همه مزایای یه کارخونه تولید داخلی رو بدون هزینه‌ها یا پیچیدگی‌های سازمانی مرتبط به مشتریانش بده. استراتژی TSMC بهبود خدمات، توسعه یه مزیت رقابتی بلندمدت با تقویت پیوند بین خودش و مشتریانش و تضمین رهبری مستمرش در کسب‌وکار جهانی فاندری آی‌سیه.

این شرکت به عنوان یه شهروند شرکتی خوب، کار خدمات اجتماعی و روابط با کارمندان رو جدی می‌گیره. تلاش‌های هماهنگ TSMC باعث شده این شرکت چندین جایزه از دولت تایوان برای حفاظت از محیط زیست، بهداشت و ایمنی، مزایای کارکنان، آموزش کارکنان و رفاه اجتماعی دریافت کنه. علاوه بر این، مجلات معتبر در تایوان و سراسر دنیا، TSMC رو به عنوان شرکت پیشرو تایوان رتبه‌بندی کردن. رئیس هیئت مدیره، دکتر موریس چنگ، هم افتخارات فردی زیادی کسب کرده. مجله «بیزینس ویک» در شماره ۱۲ ژانویه ۱۹۹۸، دکتر چنگ رو به عنوان یکی از «۲۵ مدیر برتر سال» انتخاب کرد. بانک آمریکا رابرتسون استفنز هم از دکتر چنگ تقدیر کرد و اون رو یکی از مهم‌ترین مشارکت‌کنندگان در ۵۰ سال صنعت نیمه‌رسانا دونست.

نگاهی به اعداد و ارقام

بذارین یه نگاه سریع به شناسنامه این شرکت از دید ویکی‌پدیا بندازیم تا ابعادش بهتر دستتون بیاد:

عنوان	اطلاعات
نوع شرکت	سهامی عام
تاسیس	۲۱ فوریه ۱۹۸۷، در موسسه تحقیقات فناوری صنعتی، شینچو، تایوان
بنیان‌گذار	موریس چنگ
دفتر مرکزی	شینچو، تایوان
افراد کلیدی	سی. سی. وی (رئیس هیئت مدیره و مدیرعامل)
درآمد	۹۰.۰۸ میلیارد دلار (۲۰۲۴)
سود عملیاتی	۴۱.۱۴ میلیارد دلار (۲۰۲۴)
سود خالص	۳۶.۴۹ میلیارد دلار (۲۰۲۴)
کل دارایی‌ها	۲۰۴.۲۲ میلیارد دلار (۲۰۲۴)
تعداد کارمندان	۷۳,۰۹۰ نفر (۲۰۲۴)

TSMC یکی از باارزش‌ترین شرکت‌های نیمه‌رسانای دنیا و بزرگ‌ترین فاندری مستقل («خالص») در جهانه. با اینکه دولت تایوان بزرگ‌ترین سهامدار فردی این شرکته، اما اکثر سهام TSMC در اختیار سرمایه‌گذاران خارجیه. جالبه بدونین که صادرات مدارهای مجتمع تایوان در سال ۲۰۲۲ به ۱۸۴ میلیارد دلار رسید که تقریبا ۲۵ درصد از تولید ناخالص داخلی تایوان بود. خود TSMC هم حدود ۳۰ درصد از شاخص اصلی بورس تایوان رو تشکیل می‌ده.

مشتریان بزرگ و رشد پایدار

اکثر شرکت‌های نیمه‌رسانای فب‌لس مثل AMD، اپل، ARM، برادکام، مارول، مدیاتک، کوالکام و انویدیا مشتری TSMC هستن. حتی برخی از تولیدکنندگان دستگاه یکپارچه (IDM) که کارخونه‌های خودشون رو دارن، مثل اینتل، ان‌ایکس‌پی، اس‌تی‌مایکرولکترونیکس و تگزاس اینسترومنتس، بخشی از تولیدشون رو به TSMC برون‌سپاری می‌کنن.

TSMC از سال ۱۹۹۴، نرخ رشد سالانه ترکیبی (CAGR) ۱۷.۴ درصدی در درآمد و ۱۶.۱ درصدی در سود داشته. این شرکت تا سال ۲۰۲۰ ظرفیت جهانی حدود سیزده میلیون ویفر ۳۰۰ میلی‌متری معادل در سال رو داشت و برای مشتریانش تراشه‌هایی با گره‌های فرآیندی از ۲ میکرون تا ۳ نانومتر تولید می‌کنه. TSMC اولین فاندری بود که قابلیت تولید ۷ نانومتری و ۵ نانومتری رو به بازار عرضه کرد و اولین شرکتی بود که تکنولوژی لیتوگرافی فرابنفش شدید (EUV) شرکت ASML رو در حجم بالا تجاری‌سازی کرد.

فصل دهم: آینده سیلیکون و روندهای پیش رو

تقاضا برای نیمه‌رساناهای پیشرفته‌تر سیری‌ناپذیره و کارشناسان صنعت، سرعت نوآوری در سیلیکون رو به یه تردمیل تشبیه می‌کنن. وقتی از روش بیفتی، خیلی سریع از رقبای خودت عقب می‌مونی، چه تامین‌کننده تجهیزات حیاتی مثل سیستم‌های لایه‌نشانی اتمی از شرکت «لم ریسرچ» باشی، چه در حال طراحی تراشه‌های انقلابی ماشین‌های خودران مثل تسلا. اونقدر عقب می‌مونی که اگه اونها هم اشتباه نکنن، شاید هیچ‌وقت نتونی بهشون برسی.

عملا هر حرکت تکنولوژیکی رو به جلو در جامعه، از کوچک‌ترین بهبود بهره‌وری انرژی در جاروبرقی‌های سال آینده گرفته تا داروهای انقلابی نسل بعد، توسط نیمه‌رساناها قدرت می‌گیره. در ادامه شش روند اصلی تکنولوژی رو می‌بینیم که مستقیما به نفع فاندری‌های پیشرفته‌ای مثل TSMC هستن و مشتریان و شرکای اونها بر سر پیشرفته‌ترین طرح‌ها و کاربردهای نهایی با هم رقابت می‌کنن:

1. هوش مصنوعی و یادگیری ماشین: هوش مصنوعی و یادگیری ماشین دیگه فقط کلمات دهن‌پرکن نیستن، بلکه دارن به بخشی جدایی‌ناپذیر از صنایعی مثل بهداشت، مالی و خودروسازی تبدیل می‌شن و برای پردازش حجم غیرقابل تصوری از داده‌ها در لحظه، به قدرت محاسباتی فوق‌العاده‌ای نیاز دارن.
2. گذار به 5G: عرضه جهانی شبکه‌های 5G امکان انتقال سریع‌تر داده‌ها و اتصال دستگاه‌های بیشتر رو فراهم می‌کنه که برای مدیریت این اتصالات پرسرعت و حجم داده‌های افزایش یافته، به تراشه‌های پیشرفته نیاز داره.
3. رشد رایانش ابری و مراکز داده: شرکت‌های بزرگی مثل AWS آمازون و آژور مایکروسافت، تقاضا برای پردازش و ذخیره‌سازی داده‌ها رو در مقیاسی بی‌سابقه افزایش می‌دن.
4. وسایل نقلیه الکتریکی و رانندگی خودران: حرکت به سمت وسایل نقلیه الکتریکی و خودران به تراشه‌های پیچیده‌ای برای مدیریت باتری، سنسورها و پردازش در لحظه متکیه که عملکرد خودرو رو بهبود می‌بخشه و ایمنی رو تضمین می‌کنه.
5. اینترنت اشیا (IoT) و اتوماسیون: با متصل شدن دستگاه‌های بیشتر و خودکار شدن کارها، از گجت‌های خانه هوشمند گرفته تا سنسورهای صنعتی که ماشین‌آلات سنگین رو به کار می‌ندازن، نیاز به تراشه‌های کم‌مصرفی که بتونن کارهای پیچیده رو انجام بدن، در حال افزایشه.
6. پیشرفت لوازم الکترونیکی مصرفی: تلاش برای ساخت گوشی‌های هوشمند، کامپیوترهای شخصی، کنسول‌های بازی و سایر دستگاه‌های شخصی قدرتمندتر، به تراشه‌های پیشرفته برای ارائه عملکرد بهتر، گرافیک بهبود یافته و عمر باتری طولانی‌تر نیاز داره.

فصل یازدهم: فرهنگ کاری؛ راز موفقیت یا نقطه ضعف؟

خب بچه‌ها، تا اینجا از تکنولوژی و استراتژی و پول حرف زدیم. ولی یه بخش خیلی مهم دیگه هم هست که داستان TSMC رو کامل می‌کنه: فرهنگ. این فرهنگ هم دلیل اصلی موفقیت‌های بزرگشه و هم جدیدا باعث یه سری چالش‌ها شده.

فرهنگ تایوانی: ماموریت ملی

موریس چنگ وقتی TSMC رو راه انداخت، می‌دونست که آسیا، و به خصوص تایوان، یه مزیت بزرگ داره: یه فرهنگ کاری خاص. توی تایوان، مهندس‌ها فقط برای حقوق کار نمی‌کنن. اونها کارشون رو یه جورایی «خدمت ملی» می‌بینن. انگار موفقیت شرکتشون مساویه با موفقیت کشورشون. برای همین، ساعت کاری طولانی، شیفت‌های شبانه و فداکاری، چیزهای عادی و حتی مورد انتظاریه.

این فرهنگ از کجا میاد؟ یادتونه که گفتم دولت تایوان پشت این شرکت بود؟ از همون اول، TSMC یه پروژه دولتی بود. دولت از خانواده‌های ثروتمند خواست که سرمایه‌گذاری کنن. کل کشور پشت این ایده ایستاد که باید در صنعت تراشه بهترین بشن تا بتونن در صحنه جهانی حرفی برای گفتن داشته باشن. این حس ماموریت، توی دی‌ان‌ای شرکت حک شده. وقتی انویدیا یا اپل یه تراشه غیرممکن می‌خوان، هزاران نفر توی TSMC شبانه‌روز کار می‌کنن تا اون رو بسازن، چون حس می‌کنن آینده کشورشون به این بستگی داره.

چالش در آریزونا: برخورد دو فرهنگ

حالا این فرهنگ رو بذارین کنار فرهنگ کاری آمریکا. وقتی TSMC تصمیم گرفت یه کارخونه ۴۰ میلیارد دلاری توی آریزونا بسازه، همه فکر کردن این یه پیروزی بزرگ برای آمریکاست. اما خیلی زود مشکلات شروع شد. کارخونه آریزونا فقط تو یه سال ۴۴۰ میلیون دلار ضرر داد. مشکل از تکنولوژی نبود، مشکل از فرهنگ بود.

• مهندس‌های آمریکایی از جو «سخت، بی‌رحمانه و زندان‌مانند» کارخونه شکایت داشتن. اونها می‌گفتن تصمیم‌ها از بالا به پایین و بدون مشورت گرفته می‌شه و ساعت کاری خیلی زیاده.
• مدیران تایوانی هم از «عدم تعهد و اطاعت» کارمندهای آمریکایی گله داشتن. اونها می‌گفتن آمریکایی‌ها بیشتر به تعادل بین کار و زندگی فکر می‌کنن و حاضر نیستن مثل تایوانی‌ها فداکاری کنن.

توی آریزونا، کارمندها بعد از شیفتشون ساعت می‌زنن و میرن خونه. توی تایوان، خیلی از مهندس‌ها شب‌ها توی خود کارخونه می‌خوابن. توی آریزونا، برای تصمیم‌گیری نیاز به اجماع و جلسه هست. توی تایوان، دستور از بالا میاد و اجرا می‌شه. خود موریس چنگ این تلاش آمریکا برای برگردوندن تولید تراشه رو «یه تمرین خیلی گرون و بی‌فایده» دونسته بود. اون می‌گفت: «شما نمی‌تونین این اکوسیستم رو با یارانه کپی کنین. نمی‌تونین تعهد رو با قانون ایجاد کنین.»

سه ستون قدرت TSMC

فرهنگ و استراتژی TSMC رو می‌شه توی چیزی که خودشون بهش می‌گن «تثلیث قدرت‌ها» خلاصه کرد:

1. رهبر تکنولوژی بودن: همیشه در زمینه تکنولوژی با بهترین شرکت‌های IDM رقابت کنن.
2. رهبر تولید بودن: بهترین و کارآمدترین تولیدکننده باشن.
3. معتبرترین بودن: بهترین خدمات رو بدن و بیشترین سود کلی رو برای مشتریانشون فراهم کنن.

این سه اصل توی شعارشون هم خلاصه شده: «تکنولوژی‌های نوآورانه، فاندری قابل اعتماد». این یعنی تعهد به جابجا کردن مرزهای ممکن، بدون اینکه اعتماد مشتریانشون رو زیر سوال ببرن.

پرسش و پاسخ کلاسی

خب بچه‌ها، تا اینجا کلی اطلاعات گرفتیم. حالا چند تا سوال مهم رو با هم مرور کنیم که مطمئن بشم همه چیز رو خوب فهمیدین.

سوال ۱: استاد، این «فاندری» (Foundry) که همش می‌گین دقیقا یعنی چی؟ فرقش با شرکت‌های دیگه مثل اینتل چیه؟

جواب: سوال خیلی خوبیه. ببینین، توی دنیای تراشه دو مدل اصلی شرکت داریم. یه مدل بهش می‌گن IDM یا «تولیدکننده دستگاه یکپارچه». این شرکت‌ها مثل اینتل یا سامسونگ، هم تراشه رو طراحی می‌کنن، هم خودشون کارخونه دارن و تولیدش می‌کنن و هم با برند خودشون می‌فروشن. یعنی از صفر تا صد کار دست خودشونه.

اما «فاندری» یه چیز دیگه‌س. فاندری یه کارخونه‌س که فقط برای بقیه تراشه تولید می‌کنه. خودش هیچ محصولی با برند خودش نداره. شرکت‌هایی مثل اپل، انویدیا یا کوالکام، تراشه‌هاشون رو طراحی می‌کنن (به اینها می‌گن شرکت‌های «فب‌لس» یعنی بدون کارخونه)، بعد طرحشون رو می‌دن به یه فاندری مثل TSMC تا براشون تولید کنه. پس TSMC یه جورایی آشپزخونه غول‌های تکنولوژیه. اونها دستور پخت رو میارن، TSMC براشون می‌پزه.

سوال ۲: چرا TSMC اینقدر مهمه؟ اگه یه روز نباشه چی می‌شه؟

جواب: اهمیت TSMC از دو جا میاد. اول اینکه پیشرفته‌ترین تکنولوژی تولید تراشه در دنیا دستشه. اگه اپل بخواد سریع‌ترین پردازنده رو برای آیفون بعدی بسازه، یا انویدیا بخواد قوی‌ترین کارت گرافیک رو برای هوش مصنوعی تولید کنه، تقریبا تنها گزینه‌شون TSMC هست. دوم اینکه بخش خیلی بزرگی از کل تراشه‌های دنیا، از ساده‌ترین‌ها تا پیچیده‌ترین‌ها، توسط این شرکت ساخته می‌شه.

اگه یه روز TSMC نباشه، یه فاجعه جهانی اتفاق می‌افته. تولید تقریبا همه دستگاه‌های الکترونیکی از گوشی و لپ‌تاپ گرفته تا ماشین و تجهیزات پزشکی متوقف یا خیلی کند می‌شه. پیشرفت تکنولوژی برای چند سال به عقب برمی‌گرده. به قول اون نویسنده، شاید برای خریدن یه ماشین ظرفشویی ساده هم به مشکل بخوریم. برای همین هم هست که موقعیت جغرافیاییش توی تایوان و تنش با چین، اینقدر برای کل دنیا مهمه.

سوال ۳: این داستان «نانومتر» چیه؟ چرا هرچی کمتر باشه بهتره؟

جواب: عالیه. «نانومتر» یه واحد اندازه‌گیری خیلی کوچیکه و توی دنیای تراشه، به طور ساده به اندازه ترانزیستورها اشاره داره. ترانزیستورها مثل کلیدهای برق میکروسکوپی هستن که روی تراشه کار گذاشته می‌شن. هرچی این ترانزیستورها کوچیک‌تر باشن (یعنی عدد نانومتر کمتر باشه)، دو تا اتفاق خوب میفته:

1. تعداد بیشتر: می‌تونیم تعداد خیلی بیشتری ازشون رو توی یه فضای ثابت جا بدیم. تراشه قوی‌تر می‌شه چون مغزهای بیشتری برای فکر کردن داره.
2. مصرف کمتر: ترانزیستورهای کوچیک‌تر برای روشن و خاموش شدن به انرژی کمتری نیاز دارن. این یعنی عمر باتری دستگاه شما بیشتر می‌شه و کمتر داغ می‌کنه.

برای همین شرکت‌ها همیشه در حال مسابقه هستن که کی می‌تونه تراشه‌هایی با نانومتر کمتر بسازه. الان که داریم حرف می‌زنیم، پیشرفته‌ترین تکنولوژی ۵ و ۳ نانومتره که TSMC استادشه.

سوال ۴: یعنی هیچ شرکتی نمی‌تونه با TSMC رقابت کنه؟ مثلا چین یا آمریکا نمی‌تونن یه شرکت مثل اون بسازن؟

جواب: در تئوری چرا، ولی در عمل فوق‌العاده سخته. ساختن یه شرکت مثل TSMC فقط پول نمی‌خواد. سه تا چیز اصلی لازمه:

1. تکنولوژی و تجهیزات: باید به پیچیده‌ترین ماشین‌های دنیا مثل دستگاه‌های EUV شرکت ASML دسترسی داشته باشی که هم خیلی گرونن و هم به خاطر مسائل سیاسی ممکنه به هر کشوری فروخته نشن.
2. دانش و تجربه: TSMC بیش از ۳۰ سال تجربه جمع کرده. هزاران مهندس داره که فوت و فن کار رو بلدن. این دانش رو نمی‌شه یه شبه خرید یا کپی کرد. به این می‌گن «قدرت فرآیند» (Process Power).
3. اکوسیستم: یه شبکه عظیم از تامین‌کننده‌ها، شرکت‌های طراحی نرم‌افزار (EDA) و مشتری‌ها دور TSMC شکل گرفته که همه با هم هماهنگ کار می‌کنن. ساختن همچین اکوسیستمی سال‌ها طول می‌کشه.

آمریکا و چین دارن میلیاردها دلار خرج می‌کنن که این صنعت رو توی کشور خودشون قوی کنن، ولی همونطور که ماجرای کارخونه آریزونا نشون داد، حتی اگه پول و تکنولوژی رو هم داشته باشی، کپی کردن فرهنگ کاری و دانش انباشته شده تقریبا غیرممکنه.

امیدوارم این داستان براتون جالب بوده باشه. دنیای تراشه‌ها خیلی پیچیده‌تر از این حرف‌هاست، ولی حالا شما یه دید کلی از بزرگ‌ترین بازیکن این زمین و داستانی که پشتش هست، دارین.