جاپان کا سیمی کنڈکٹر: Mini Wafer fabs （حصہ II）

"منی ویفر فیب" جاپان کو دوبارہ عروج حاصل کرنے میں مدد کرتا ہے؟

اگرچہ جاپان فی الحال 2 نینو میٹر کا سیمی کنڈکٹر فیب بنا رہا ہے اور جاپان میں فیبس بنانے کے لیے TSMC کے ساتھ شراکت داری کر رہا ہے، لیکن بہت سے لوگوں کی طرف سے اسے ایک موثر حکمت عملی کے طور پر نہیں دیکھا جاتا ہے۔ جاپانی سیمی کنڈکٹر انڈسٹری کے لیے، تیار شدہ مصنوعات (سیمی کنڈکٹرز) کی ترقی کو مکمل طور پر سازوسامان اور مادی طاقتوں سے فائدہ اٹھا کر حاصل کیا جا سکتا ہے۔ طاقت جو اس بڑے کام کو لے سکتی ہے وہ "منی ویفر فیبس" سے آتی ہے۔

عام طور پر یہ خیال کیا جاتا ہے کہ سیمی کنڈکٹر کی پیداوار میں بڑے پیمانے پر سرمایہ کاری کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایک طرف، تائیوان سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کمپنی (TSMC) اور دیگر کمپنیوں کے سیمی کنڈکٹر فاؤنڈری کے کاروبار صنعت میں تیزی سے ترقی کر رہے ہیں۔ دوسری طرف، مسلسل بڑھتی ہوئی طلب نے سیمی کنڈکٹر کی ترسیل کے وقت کو طویل اور طویل کر دیا ہے۔ سیمی کنڈکٹر انڈسٹری میں طویل ترسیل کے اوقات اور سست ردعمل کی رفتار کے مسئلے کو حل کرنے کے لیے، نیشنل انسٹی ٹیوٹ آف ایڈوانسڈ انڈسٹریل سائنس اینڈ ٹیکنالوجی (AIST) 2008 سے "منی ویفر فیبس" تیار کر رہا ہے۔ "Mini wafer fabs" کو کم مقدار میں پیدا کرنے کی صلاحیت اور سیمی کنڈکٹرز کی متعدد اقسام کی خصوصیت ہے، جس سے سیمی کنڈکٹر کی پیداوار نئی صنعت میں آتی ہے۔

Mini wafer fabs روایتی طور پر صرف پروٹو ٹائپنگ کے لیے استعمال ہوتے رہے ہیں، لیکن انہیں تیزی سے بڑے پیمانے پر پیداوار میں لاگو کرنے کے لیے، AIST کے محققین نے دسمبر 2022 میں "ہنڈریڈ سیمی کنڈکٹرز کمپنی" قائم کی (کاشیوا سٹی، چیبا پریفیکچر، جاپان میں واقع ہے)۔ کمپنی کے نام کا مطلب ہے "صارفین کو متعدد قسم کے سیمی کنڈکٹرز فراہم کرنا"۔ اس کے نمائندہ ڈائریکٹر، مسٹر فومی ہیتو کورامورا نے کہا، "ہم ایک ایسی دنیا بنانے کا ارادہ رکھتے ہیں جہاں کوئی بھی سیمی کنڈکٹرز کو ڈیزائن اور تیار کر سکے۔"

منی ویفر فیبس کے فوائد میں سے ایک یہ ہے کہ کسی بھی تعداد میں سیمی کنڈکٹرز پیدا کرنے کی صلاحیت ہے، یہاں تک کہ صرف ایک۔ بڑے پیمانے پر پیداوار کے برعکس، اس کا فائدہ چھوٹی مقدار اور متعدد اقسام پیدا کرنے میں ہے۔

منی ویفر فیب روایتی بڑے سائز کے ویفرز کا استعمال نہیں کرتے ہیں، بلکہ 12.5 سینٹی میٹر کے قطر کے ساتھ "ہاف انچ ویفرز" پر سرکٹ بناتے ہیں۔ پیداواری سازوسامان کا سائز 30 سینٹی میٹر (چوڑائی) * 144 سینٹی میٹر (اونچائی) * 45 سینٹی میٹر (گہرائی) ہے، اور یہ نمائش جیسے بہت سے عمل انجام دے سکتا ہے۔ اسے "میگا فیب (میگا ویفر فیب)" کے آلات کے ساتھ مل کر بھی استعمال کیا جا سکتا ہے۔ چونکہ ہر عمل میں استعمال ہونے والے آلات کا سائز یکساں ہوتا ہے، اس لیے روبوٹ کو آلات کے درمیان ویفرز کی نقل و حمل کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

اس کے علاوہ، منی ویفر فیبس میں ایک "منی شٹل" بھی ہے جو صاف کمرے کی ضرورت کو ختم کرتے ہوئے "ہاف انچ ویفرز" کو سیل کر سکتا ہے۔ اگرچہ الٹرا ایڈوانسڈ سیمی کنڈکٹرز کی تیاری پر لاگو کرنا مشکل ہے، لیکن سینسرز اور مائیکرو الیکٹرو مکینیکل سسٹمز (MEMS) جیسی مصنوعات تیار کرنے کی کافی صلاحیت موجود ہے۔

منی ویفر فیبس کا ایک فائدہ یہ ہے کہ وہ آلات کی سرمایہ کاری کو کم کرسکتے ہیں۔ عام طور پر، میگا ویفر فیبس کو آلات میں دسیوں ارب ین (یا اس سے بھی زیادہ) کی سرمایہ کاری کی ضرورت ہوتی ہے۔ دوسری طرف، منی ویفر فیبس کے لیے سرمایہ کاری کا ہدف اس کا 1/100 سے 1/1000 ہے۔ چونکہ ہر قسم کے آلات کا سائز نسبتاً چھوٹا ہوتا ہے، اس لیے اسے بڑے پیمانے پر فیکٹری کی زمین کی ضرورت نہیں ہوتی اور نہ ہی اسے لائنیں بنانے کے لیے استعمال ہونے والے "فوٹو ماسک" کی ضرورت ہوتی ہے، اس لیے میگا ویفر فیبس کے مقابلے لاگت کا فرق بہت زیادہ ہے۔

اس کے علاوہ، منی ویفر فیبس کا ڈیلیوری سائیکل انتہائی مختصر ہے۔ بڑے پیمانے پر سیمی کنڈکٹر کی پیداوار کے لیے، پیداوار سے لے کر ترسیل تک کا وقت بہت طویل ہے۔ منی ویفر فیبس ضروری وقت پر ضروری مقدار پیدا کرنے کا "جسٹ ان ٹائم" موڈ اپناتے ہیں۔

مندرجہ بالا خصوصیات سے توقع کی جاتی ہے کہ وہ IoT (انٹرنیٹ آف تھنگز) کی سمت میں چھوٹی مقداروں اور متعدد اقسام کے سیمی کنڈکٹرز کی تیاری میں کردار ادا کریں گے۔ نمائندہ ڈائریکٹر کرمورا نے کہا، "چونکہ گاہک کے آرڈر کا حجم چھوٹا ہے، اس لیے ہم چھوٹے آرڈرز کو سنبھال سکتے ہیں جنہیں فاؤنڈریز نہیں سنبھال سکتی۔"

2008 میں پروجیکٹ شروع کرنے کے بعد سے، AIST پیداواری آلات اور "ہاف انچ ویفرز" تیار کر رہا ہے۔ اسی وقت، منی ویفر فیبس کو جلد از جلد فروغ دینے کے لیے، AIST نے 2017 میں جاپان کے ایباراکی پریفیکچر کے سوکوبا شہر میں ایک "منی ویفر فیب پروموشن ایجنسی" قائم کی، لیکن پیش رفت سست تھی کیونکہ وہ ایسے کھلاڑی نہیں ڈھونڈ سکے جو منی ویفر فیبس کو مہارت سے استعمال کر سکتا ہے۔ نمائندہ ڈائریکٹر کرمورا نے کہا، "ہم نے پیداواری سازوسامان اور ہاف انچ ویفر کو ابتدائی طور پر کمرشلائز کیا ہے، لیکن ہمیں ایسے باصلاحیت افراد اور کمپنیاں نہیں ملی ہیں جو منی ویفر فیبس کو مہارت سے استعمال کر سکیں۔"

منی ویفر فیبس کو مزید فروغ دینے کے لیے، ہنڈریڈ سیمی کنڈکٹرز کمپنی سیمی کنڈکٹر پروٹو ٹائپس اور آرڈرز پر توجہ مرکوز کر رہی ہے جو میگا ویفر فیبس کو ایڈجسٹ نہیں کر سکتے۔ Mini wafer fabs مسائل کو مرحلہ وار حل کرنے پر کام کر رہے ہیں، جیسے پیچیدہ کاروباری فیصلے کرنا (جیسے کہ کسٹمر کی طلب کی درست پیش گوئی کرنا اور سرمایہ کاری کی فزیبلٹی کا اندازہ لگانا) اور پروٹو ٹائپنگ سے بڑے پیمانے پر پیداوار کی طرف بڑھنا۔ ایسے آرڈرز کو قبول کرنے سے جو میگا ویفر فیبس جذب نہیں کرسکتے، وہ منی ویفر فیبس کو مزید فروغ دیں گے۔

آج، Hundred Semiconductors Company فعال طور پر سیمی کنڈکٹر ڈیزائن، پروٹو ٹائپنگ، اور بڑے پیمانے پر پیداواری سرگرمیوں کو فروغ دے رہی ہے۔ مقصد یہ ہے کہ پروڈکشن ٹکنالوجی کو مقبول بنانے کے مقصد کو حاصل کرنے کے لیے صارفین کے ساتھ تجربے کا اشتراک کیا جائے۔ ایک ہی وقت میں، وہ تیزی سے بڑے پیمانے پر پیداوار کی طرف بڑھنے کے لئے پروٹو ٹائپ کی بہتری کی رفتار کو بہتر بناتے رہیں گے۔

اس کے علاوہ، AIST ڈیزائن سافٹ ویئر کی ترقی کو بھی فروغ دے رہا ہے جو منی ویفر فیبس کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس کا مقصد ایک سال کے اندر تکمیلی دھاتی آکسائیڈ سیمی کنڈکٹرز (CMOS) کے لیے PDK (Process Design Kit) تیار کرنا ہے۔ اس کے علاوہ، اسے استعمال میں آسان بنانے کے لیے، وہ بنیادی لائن ڈیزائن کو معیاری بنانے اور R&D میں اپنی درخواست کو ترجیح دینے پر غور کر رہے ہیں۔ مستقبل میں، پروٹو ٹائپنگ AIST سمندر کنارے شہری مرکز (Koto-ku, Tokyo) اور Tsukuba Center (Tsukuba City, Ibaraki Prefecture) میں کی جائے گی۔

اس کے علاوہ، AIST نئی ایپلی کیشنز کی تلاش کر رہا ہے۔ مثال کے طور پر، بجلی کی کھپت کے مسئلے پر غور کرتے ہوئے، AIST اس خلا کو پُر کرنے پر بات کر رہا ہے جسے مربوط سرکٹس (FPGA، قابل پروگرام) پورا نہیں کر سکتے، جس کا مقصد مزید ڈیزائن اور پروسیس ڈیولپمنٹ سروسز فراہم کرنا اور مقبول کرنا ہے۔ AIST نے کہا، "ہم لچکدار طریقے سے جواب دے سکتے ہیں اور اپنی مرضی کے مطابق ضروریات کو پورا کر سکتے ہیں۔"

AIST نے فرنٹ اینڈ پراسیسز (لائنز بنانے)، بانڈنگ اور دیگر پراسیسز کی ترقی مکمل کر لی ہے۔ اگلے پانچ سالوں کا مقصد پیکیجنگ سبسٹریٹس کو "ہاف انچ ویفرز" میں ضم کرنا ہے۔ یہ سیمی کنڈکٹرز کو چھوٹے علاقوں میں پیک کرنے کے قابل بنائے گا اور مزید ایپلیکیشن منظرناموں کو تلاش کرتے ہوئے بجلی کی کھپت کو کم کرے گا۔

منی ویفر فیبس کو مزید فروغ دینے کے لیے، AIST کا ہدف "ہاف انچ ویفرز" کے پیداواری حجم کو بڑھانا ہے تاکہ پانچ سال کے بعد 50,000 ٹکڑوں کی سالانہ پیداوار حاصل کی جا سکے۔ مستقبل میں، وہ نہ صرف اپنا پروڈکشن بیس رکھنے کا ارادہ رکھتے ہیں بلکہ خود ہی پروڈکشن کرنے کا بھی ارادہ رکھتے ہیں۔ نمائندہ ڈائریکٹر کرمورا نے نشاندہی کی، "پروموشن ایجنسی میں شرکت کرنے والی کمپنیوں کے لیے، منی ویفر فیبس ان کے لیے صرف ایک آپشن ہیں۔ ہم اس پروڈکشن ماڈل کو فروغ دینے کے لیے لیڈروں کے کردار سے پوری طرح فائدہ اٹھائیں گے۔"

سیمی کنڈکٹر انڈسٹری کا مرکزی موضوع ہمیشہ "بڑے پیمانے پر پیداوار، بڑے پیمانے پر استعمال" رہا ہے، لیکن منی ویفر فیبس صارفین کو ضرورت پڑنے پر مطلوبہ مقدار فراہم کر سکتے ہیں۔ تاہم، دوسری طرف، اسے کسٹمر بیس میں گہرائی تک کھودنے اور متعدد ضروریات کے ساتھ ایک کسٹمر بیس کاشت کرنے کے چیلنج کا بھی سامنا ہے۔ ساتھ ہی، AIST بہت سے صارفین کے لیے سیمی کنڈکٹر کی پیداوار اور ڈیزائن کی خدمات فراہم کرنے کے لیے ٹیکنالوجی تیار کرنے کے لیے بھی سخت محنت کر رہا ہے۔