ثورة السيليكون المخصص: كيف تسيطر عمالقة التكنولوجيا على تصميم الرقائق

يشهد قطاع أشباه الموصلات تحولًا جوهريًا في ديناميات القوة. ما كان في السابق مجالًا حصريًا لمصممي الرقائق المتخصصين مثل كوالكوم وإنتل، أصبح الآن ضرورة استراتيجية لشركات التكنولوجيا الكبرى عبر قطاعات متعددة. يركز هذا التحول على الاعتماد المتزايد على السيليكون المخصص—وهو أشباه موصلات متخصصة مصممة لتلبية متطلبات أعمال دقيقة بدلاً من الاعتماد على الحلول الجاهزة.

تجسد إعلان شاومي الأخير عن معالجها المحمول XRING 01 هذا الاتجاه الأوسع. حيث انضمت الشركة الصينية المصنعة للهواتف الذكية، مستفيدة من عملية التصنيع المتقدمة بتقنية 3 نانومتر من TSMC، إلى نادي مصنعي الأجهزة الحصريين الذين يصممون شرائح خاصة بهم، مثل آبل وسامسونج وهواوي. ويشير هذا القرار إلى أن السيليكون المخصص تجاوز كونه ميزة تنافسية ليصبح بنية تحتية ضرورية للشركات التي تسعى للتميّز في أسواق مكتظة.

فهم الضرورة الاستراتيجية وراء تصميم أشباه الموصلات المخصصة

لماذا أصبحت الشركات على استعداد للاستثمار مليارات الدولارات في تطوير شرائحها الخاصة بدلاً من شرائها من بائعين معروفين؟ يكمن الجواب في عوامل متعددة تتلاقى، وتجد فيها المزودات التقليدية صعوبة في التعامل معها.

الأداء وتحسين الطاقة يتصدران دوافع هذا الاتجاه. عندما تتحكم الشركات في بنية الرقاقة من البداية، يمكنها ضبط كل مكون لتلبية برمجياتها وخوارزميات workloads الخاصة. وتُظهر شرائح M-series من آبل هذا المبدأ: من خلال دمج معالجات عصبية مخصصة محسنة للذكاء الاصطناعي على الجهاز، تقدم آبل أداءً فائقًا وكفاءة في البطارية مقارنة بالمعالجات العامة. بالنسبة للتطبيقات التي تعتمد بشكل كبير على الذكاء الاصطناعي، تصبح هذه التكاملية الرأسية ذات قيمة متزايدة—حيث يمكن لمقدمي الخدمات السحابية مثل جوجل وأمازون تصميم شرائح مخصصة خصيصًا لنماذجهم الحسابية بدلاً من تكييف البرمجيات مع قيود الأجهزة.

الكفاءة الاقتصادية تمثل الدافع الثاني. رغم أن تطوير السيليكون المخصص يتطلب استثمارًا كبيرًا مقدمًا، إلا أن المصنعين ذوي الحجم الكبير يعوضون هذه التكاليف من خلال القضاء على هوامش أرباح الوسطاء. فبالنسبة للشركات التي تنتج ملايين الوحدات سنويًا، حتى تقليل بسيط في تكلفة الوحدة يترجم إلى مليارات الدولارات من التوفير. فريق شاومي المكون من ألف شخص يمثل استثمارًا محسوبًا يعتمد على اقتصاديات الحجم التي لا يمكن للمنافسين الأصغر مجاراتها.

الاستقلالية في سلسلة التوريد أصبحت أكثر أهمية في ظل التوترات الجيوسياسية ونقص المكونات. الشركات التي تصمم شرائحها داخليًا تكتسب استقلالية استراتيجية عن الموردين الخارجيين—فهي تتحكم في علاقات التصنيع، وأولويات خارطة الطريق، وتكرار التصاميم دون قيود خارجية. أثبتت هذه الاستقلالية قيمتها خلال نقص أشباه الموصلات في 2021-2022، حين واجهت الشركات التي تعتمد على موردين خارجيين اختناقات في الإنتاج، بينما حافظت الشركات ذات التكامل الرأسي على استمرارية التوريد.

التميّز التنافسي عبر القدرات الحصرية للسيليكون يخلق خنادق حماية للسوق. عندما يكون العتاد مصممًا بشكل محكم لبيئات برمجية وخدمات محددة، يصعب على المنافسين تكرار التجربة المتكاملة—وهي استراتيجية أتقنتها آبل مع نظامها البيئي من السيليكون إلى البرمجيات، والتي يستخدمها مقدمو الخدمات السحابية الآن في المنافسة على مراكز البيانات.

نظام بيئة مطوري السيليكون المخصص يتوسع

يمتد حركة السيليكون المخصص عبر ثلاثة قطاعات مميزة لكنها متداخلة من صناعة التكنولوجيا، كل منها يسعى لأهداف مختلفة ويستفيد من قدرات متنوعة.

مصنعي الأجهزة الاستهلاكية يمثلون القطاع الأكثر وضوحًا. تتصدر آبل المشهد بخبرة تمتد لعقد في تصميم شرائح سلسلة A للآيفون، ونجحت في تحويل حواسيب ماك إلى معالجات M الخاصة بها. تصنع سامسونج معالجات Exynos لأجهزتها جالاكسي، رغم أن تكاملها الرأسي أقل حدة من آبل. وتُعدّ دخول شاومي بمعالج XRING 01 دليلاً على الثقة في تطوير معالجات هاتفية تنافسية. وتواصل هواوي تطوير تصاميمها المخصصة عبر شرائح كيرين وأسند، رغم القيود الأمريكية الشديدة التي تحد من الوصول إلى التصنيع المتقدم.

مشغلو السحابة العملاقة ظهروا كقوة رئيسية تعيد تشكيل مشهد السيليكون المخصص. حيث أطلقت جوجل وحدات المعالجة Tensor (TPUs) لمهام الذكاء الاصطناعي في مراكز البيانات منذ 2016—وهو استثمار استمر لعقد من الزمن بدأ يؤتي ثماره. وتطور أمازون شرائح Trainium لمعالجة نماذج التدريب وInferentia لتحسين الاستنتاج، وتُقال أنها تنفق مليارات الدولارات على شرائحها الخاصة عبر بنيتها التحتية لمراكز البيانات المتوسعة. وتسعى مايكروسوفت وميتا أيضًا إلى استراتيجيات السيليكون المخصص لتحسين اقتصاديات مراكز البيانات وتقديم خدمات الذكاء الاصطناعي. وتبرر متطلبات الحوسبة الهائلة لهذه الشركات بناء منظمات تصميم أشباه موصلات كاملة—فهم ليسوا مجرد مستخدمين ثانويين للرقائق، بل أكبر بناة للبنية التحتية الحاسوبية على الأرض.

المصممون المتخصصون الناشئون يمثلون فئة ثالثة، رغم تميزهم عن السيليكون المخصص التقليدي. فشركات مثل Cerebras (التي تطور بنى على مستوى الرقاقة بأحجام واسعة) وGroq (التي تصمم بدائل لوحدات المعالجة Tensor) تنتج سيليكونًا متخصصًا يستهدف مهام الذكاء الاصطناعي، ويقدم بدائل جديدة للهياكل التقليدية للمعالجات الرسومية. وعلى الرغم من أنهم لا يصممون شرائح حصرية لمنتجاتهم، إلا أنهم يطبقون مبدأ السيليكون المخصص على نماذج حسابية ناشئة.

الضغوط التنافسية على موردي الشرائح التقليديين

يخلق ظهور السيليكون المخصص تحديات هيكلية للموردين التقليديين لأشباه الموصلات الذين يعتمدون على نماذج منتجات موحدة.

تواجه شركة كوالكوم ربما أكبر اضطراب. فالشركات التي كانت تعتمد على معالجات سناب دراغون—مثل آبل وسامسونج وشاومي—بدأت تصمم بدائل، مما يلغي مبيعات الشرائح المميزة لأعلى العملاء قيمة. هؤلاء هم المشترون الأكثر تطورًا، قادرون على هندسة تصاميم المنافسين وبدء قدراتهم الداخلية. ويترك هذا كوالكوم تتنافس في قطاعات متوسطة ومنخفضة التكلفة حيث لا يكون السيليكون المخصص مجديًا اقتصاديًا للمصنعين الأصغر.

أما نفيديا فتواجه تحديًا مختلفًا لكنه مهم. فبينما تظل مسيطرة على سوق وحدات المعالجة الرسومية العامة، فإن مقدمي الخدمات السحابية العملاقة يستبدلون مجموعات GPU المكلفة بمعالجات تسريع الذكاء الاصطناعي التي يتم تحسينها داخليًا. فشرائح Trainium وInferentia من أمازون، ومجموعة TPU من جوجل، وتصاميم ميتا المخصصة تقلل الاعتماد على منتجات نفيديا ذات الهوامش الربحية العالية. ويجب على نفيديا أن تتكيف عبر التوجه إلى برمجيات المنصات وتقديم أدوات يدمجها مقدمو الخدمات السحابية في تصاميمهم المخصصة بدلاً من الاعتماد على بيع المنتجات المادية فقط.

وهذا الضغط التنافسي ليس موحدًا—فالشركات التي تصمم حلولًا منخفضة التكلفة للفئات الحساسة للسعر تتعرض لاضطرابات أقل من مصممي الشرائح الفاخرة. لكن المسار واضح: مع تزايد جدوى السيليكون المخصص تقنيًا للشركات الكبرى، يفقد الموردون التقليديون أكبر عملائهم الاستراتيجيين لصالح تصاميم منافسة.

البنية التحتية الممكنة: تيمسي وArm يعززان مكانتهما

على الرغم من أن السيليكون المخصص يهدد موردي الشرائح التقليديين، إلا أنه يعزز مكانة مقدمي خدمات التصنيع وحقوق الملكية الفكرية—لا سيما TSMC وArm.

نموذج “المصنع” الذي أطلقته TSMC أثبت أنه ضروري لانفجار السيليكون المخصص. فبناء مصانع أشباه الموصلات يتطلب استثمارات تتراوح بين 10 إلى 20 مليار دولار وعقودًا من الخبرة التشغيلية—وهو أمر مكلف جدًا لمعظم الشركات رغم قدراتها التصميمية. تيمسي تزيل هذا الحاجز من خلال توفير الوصول إلى أحدث التقنيات (حاليًا 3 نانومتر، و2 نانومتر قيد التطوير) على أساس تعاقدي. فآبل لا تصنع الشرائح، بل تصممها وتتعاقد مع TSMC للإنتاج. وتتابع شاومي نفس المنطق. وتستفيد جوجل وأمازون وميتا من TSMC لتحويل التصاميم المحسنة برمجياً إلى شرائح مادية دون الحاجة لبناء مصانع. ومع انتشار السيليكون المخصص، تصبح قدرة تصنيع TSMC ذات قيمة متزايدة—حيث تصنع شرائح لآبل، شاومي، AMD، كوالكوم، والعديد من الشركات الأخرى في آن واحد.

وبالمثل، فإن نموذج ترخيص حقوق ملكية Arm يتعزز مع اعتماد السيليكون المخصص. فمعظم التصاميم المتطورة، بما في ذلك XRING 01 من شاومي، تعتمد على بنى مرخصة من Arm (مثل معالجات Cortex-X925 ووحدات الرسوميات Immortalis-G925). بدلاً من تصميم معالجات من المبادئ الأساسية، تقوم الشركات بترخيص نوى مجربة وتخصيص المكونات المحيطة بها. هذا يسرع بشكل كبير من دورات التطوير—فشاومي لم تكن لتتمكن من تطوير سيليكون مخصص تنافسي حقًا بدون خبرة معمارية وعمليات التحقق التي توفرها ترخيصات Arm على الفور. ومع تزايد الشركات التي تتجه نحو التصاميم المخصصة، تصبح حقوق ملكية Arm الأساسية بنية تحتية ذات قيمة متزايدة.

وهذا يخلق انقسامًا مثيرًا: السيليكون المخصص يقلل هوامش أرباح موردي الشرائح التقليديين، بينما يعزز في الوقت ذاته الشركات المصنعة المتخصصة ومقدمي حقوق الملكية الفكرية الذين يحتلون مواقع مختلفة في سلسلة القيمة.

الأطر التنظيمية: الواقع المعقد لضوابط التصدير والسيليكون المخصص

يكشف إعلان شاومي XRING 01 عن تفاصيل مهمة داخل أنظمة الرقابة الأمريكية على التصدير، التي غالبًا ما تُعامل بشكل مبسط.

تركز القيود الأمريكية الحالية على الشركات الصينية بشكل استراتيجي على الشرائح المتقدمة للذكاء الاصطناعي وأشباه الموصلات العسكرية، بدلاً من حظر شامل على جميع التصنيع المتقدم. يفسر ذلك كيف يمكن لشاومي—رغم كونها شركة صينية—تصميم معالج هاتف متقدم وتتعاقد مع TSMC (التي تتخذ من تايوان مقرًا، وتستخدم تكنولوجيا أمريكية) لتصنيعه بتقنية 3 نانومتر. يميز الإطار التنظيمي بين الشرائح الاستهلاكية والفئات الاستراتيجية من أشباه الموصلات.

أما هواوي فتواجه قيودًا أشد، حيث تفقد الوصول الموثوق إلى قدرات التصنيع المتقدمة تمامًا. ويعكس ذلك قيودًا مستهدفة على شركات معينة تُعتبر مخاطر أمنية، بدلاً من حظر تصدير بناءً على الجنسية. يوضح الفرق بين حرية شاومي النسبيّة وقيود هواوي أن ضوابط التصدير تركز بشكل أدق على كيانات وتقنيات معينة، وليس على حظر شامل على دخول الشركات الصينية إلى تصميم الشرائح.

وهذا الدقة التنظيمية تؤثر على ديناميات المنافسة: فالشركات الصينية التي تدخل الأسواق الاستهلاكية يمكنها اتباع استراتيجيات السيليكون المخصص باستخدام مصانع عالمية، بينما تواجه الشركات المصنفة كتهديدات استراتيجية حواجز تصنيعية. لا تزال الصورة غير متكاملة تمامًا، لكنها ليست مقيدة بشكل موحد.

التسارع الحتمي لاعتماد السيليكون المخصص

يشير المسار المستقبلي إلى تسريع اعتماد السيليكون المخصص عبر قطاعات وأسواق إضافية، مدفوعًا بثلاث قوى متلاقية.

أولًا، شدة دمج الذكاء الاصطناعي تواصل الارتفاع. مع دمج التعلم الآلي في أنظمة السيارات، والمعدات الصناعية، والإلكترونيات الاستهلاكية، والبنية التحتية السحابية، تزداد حوافز الشركات لتصميم سيليكون محسّن خصيصًا لخوارزميات ونماذج الذكاء الاصطناعي الخاصة بها. المعالجات العامة تقدم أداءً غير مثالي في تطبيقات الذكاء الاصطناعي الكثيفة، مما يخلق ضغطًا على التخصيص.

ثانيًا، ديمقراطية الوصول إلى التصنيع من خلال خدمات المصانع تواصل خفض حواجز تصميم الشرائح. الشركات التي كانت سابقًا غير قادرة على تبرير استثمارات تصميم أشباه الموصلات يمكنها الآن الوصول إلى أحدث التقنيات عبر المصنعين التعاقديين. هذا يوسع إمكانيات السيليكون المخصص من آبل ومقدمي الخدمات السحابية إلى الشركات التقنية المتوسطة الحجم.

ثالثًا، الديناميات التنافسية تعزز التحول. مع استخدام الشركات الرائدة السيليكون المخصص لتحقيق مزايا في الأداء والتكلفة، يضطر المنافسون إلى اتباع النهج أو المخاطرة بالتخلف التنافسي. هذا التأثير المتسلسل يعني أن اعتماد السيليكون المخصص يتوسع من الشركات الرائدة إلى المؤسسات التكنولوجية السائدة.

ثورة السيليكون المخصص تمثل إعادة تنظيم جوهرية للهياكل القوة في صناعة أشباه الموصلات. حيث تركز خبرة التصنيع وترخيص حقوق الملكية—الممثلة بـ TSMC وArm على التوالي—القوة، بينما يواجه الموردون التقليديون ضغطًا على الهوامش. الشركات التي تكتسب قدرات تصميمية تبتعد عن الاعتماد على موردين متخصصين. ومن المتوقع أن يتسارع هذا التحول مع تزايد اعتماد شركات التكنولوجيا على السيطرة على الأجهزة كجزء أساسي من استراتيجيتها التنافسية، ومع توافر البنية التحتية التي تيسر تصميم السيليكون المخصص بشكل متزايد، وتصبح أكثر جدوى من الناحية الاقتصادية للمؤسسات التي تسعى للتميّز عبر أجهزة مخصصة.