مصطلح مشهور «اعتماد از سیلیکان آغاز می‌شود» بیانگر این مفهوم است که ریزتراشه‌های سیلیکانی اساس امنیت ملی کشورها را تشکیل می‌دهند و در دنیای امروز رویکردی نوین به وجود آمده که در آن کشورها به دنبال ارتقا صنعت و فناوری‌های مرتبط با میکروالکترونیک هستند. در این راستا، ایران معاونت علمی ریاست‌جمهوری موظف شده است که با تأسیس مرکز ملی توسعه ریزفناوری و میکروالکترونیک، زیرساخت‌های لازم برای پیشرفت این فناوری را در کشور فراهم کند؛ تدوین برنامه ملی و طراحی و ساخت ریزتراشه‌ها از جمله دستاوردهای این نهاد به شمار می‌آید.
در دنیای کنونی، بقای سیستم‌های کامپیوتری، تجهیزات ارتباطی، گوشی‌های هوشمند، خودروها، لوازم خانگی، سامانه‌های دفاعی، صنعت هوافضا و رباتیک به شدت به ریزتراشه‌ها وابسته است و این مسئله موجب شده صنعت میکروالکترونیک در سطح جهانی به عنوان یک صنعت حیاتی شناخته شود و رقابت در این زمینه به شکل فزاینده‌ای شدت یافته است.
میکروالکترونیک عرصه‌ای از علم الکترونیک و مهندسی برق است که در طراحی، ایجاد و استفاده از سیستم‌های الکترونیکی با ابعاد بسیار کوچک نقش دارد. این حوزه شامل تولید اجزای الکترونیک مانند ترانزیستورها، مدارهای یکپارچه و میکروپروسسورها می‌شود.
این رشته مهندسی زمینه پیشرفت در حوزه‌هایی نظیر ارتباطات بی‌سیم، اینترنت اشیاء، سنسورها، رایانه‌های هوشمند، پزشکی، خودروهای هوشمند و صنعت دفاعی را مهیا می‌سازد. به عنوان مثال، در زمینه ارتباطات بی‌سیم، توسعه تراشه‌های 5G و اینتگرال رادیو (RFIC) که بر اساس فناوری میکروالکترونیک طراحی شده‌اند، سرعت‌های بالا و ظرفیت‌های وسیع انتقال داده را فراهم می‌آورند.
در حوزه پزشکی، ریزتراشه‌های میکروالکترونیکی به بهبود روش‌های تشخیص و درمان بیماری‌ها و ارائه خدمات بهداشتی کمک می‌کنند و سنسورهای کوچک و قابل‌پوشیدن که مبتنی بر میکروالکترونیک ساخته شده‌اند، به پزشکان در پایش و ثبت فعالیت‌های بدنی، مانیتورینگ قلب، اندازه‌گیری پارامترهای فیزیولوژیکی و ایجاد دستگاه‌های تزریق دارو یاری می‌رسانند.
انقلاب صنعت میکروالکترونیک با اختراع و توسعه ترانزیستور در پروس و آلمان نازی آغاز شد و پس از جنگ جهانی دوم، دانش آن به ایالات متحده منتقل گردید.
در ابتدا، این دانش به درستی ارزش‌گذاری نشد و آمریکا آن را به ژاپن فروخت، اما موفقیت‌های شرکت ژاپنی سونی باعث شد دوباره این صنعت به خاک اصلی خود برگردد.
در ایالات متحده، «ویلیام شاکلی» فیزیکدان برجسته مأموریت توسعه ترانزیستور را در آزمایشگاه بل به عهده گرفت. شاکلی و تیم تحقیقاتی‌اش به نتایج درخشانی دست یافتند و در سال ۱۹۵۶ جایزه نوبل فیزیک را از آن خود کردند.
این محققان پس از خروج از آزمایشگاه، شرکتی را تأسیس کردند که اولین مشتریان آن ناسا و نیروی هوایی ارتش ایالات متحده بودند. ناسا به دلیل نیاز به ریزتراشه برای هدایت سفینه آپولو که به ماه سفر می‌کرد، و نیروی هوایی امریکا برای هدایت موشک بالستیک قاره‌پیمای «مینتمن۲» به این ریزتراشه‌ها احتیاج داشتند.
وب‌سایت خبری «Tortoise Media» در تازه‌ترین گزارش خود، نتایج تحقیقی در زمینه هوش مصنوعی جهانی را منتشر کرد که در آن ۶۲ کشور با بیش از ۱۰۰ شاخص مختلف مورد ارزیابی قرار گرفتند و این شاخص‌ها شامل استعدادها، زیرساخت‌ها، تحقیق و توسعه، فعالیت‌های تجاری و استراتژی‌های دولتی می‌شود.
نتایج این مطالعه حاکی از آن بود که عربستان سعودی در زمینه تدوین استراتژی دولتی برای این فناوری در راس کشورهای دیگر قرار دارد. این شاخص نشان‌دهنده عمق تعهدات و استراتژی‌های سرمایه‌گذاری ملی است. سایر کشورهای غرب آسیا و شمال آفریقا در این شاخص با فاصله کمتری و در رده بیست‌وسوم به بعد قرار گرفتند.
طبق این گزارش، ده کشور برتر در این زمینه به شرح زیر است:
| رتبه | کشور |
|---|---|
| ۱ | ایالات متحده آمریکا |
| ۲ | چین |
| ۳ | سنگاپور |
| ۴ | بریتانیا |
| ۵ | کانادا |
| ۶ | کره جنوبی |
| ۷ | رژیم اشغالگر قدس |
| ۸ | آلمان |
| ۹ | سوئیس |
| ۱۰ | فنلاند |
کشورهای پیشرو غرب آسیا و آفریقا در زمینه تدوین استراتژی دولتی برای هوش مصنوعی و جایگاه جهانی آنها در این شاخص به شرح زیر است:
| کشور | رتبه |
|---|---|
| عربستان سعودی | ۱ |
| مصر | ۲۳ |
| امارات | ۲۴ |
| ترکیه | ۲۷ |
| قطر | ۴۶ |
| رژیم اشغالگر قدس | ۴۷ |
| مراکش | ۵۰ |
| تونس | ۵۸ |
| بحرین | ۶۱ |
گزارش همچنین بیان می‌کند که امارات متحده عربی در حوزه زیرساخت‌های هوش مصنوعی که شامل «قابلیت پایدار اینترنت»، «برق» و «تاپ‌های ابررایانه» است، در رده چهارم جهانی قرار دارد. کشور قطر، بالاترین امتیاز برای تحقیقات هوش مصنوعی در جهان عرب را به خود اختصاص داده و در رده هفدهم جهانی قرار دارد، بالاتر از کشورهایی چون ژاپن و هند.
به اعتقاد بسیاری از کارشناسان، فروکش کردن برخی کشورهای توسعه‌یافته مانند بریتانیا به رتبه‌های پایین‌تر فرصتی را به کشورهای عربی داده تا برای تقویت حضور و افزایش ظرفیت‌های هوش مصنوعی خود اقدام کنند. عربستان سعودی در اواخر سال ۲۰۲۰ با هدف جذب ۲۰ میلیارد دلار سرمایه‌گذاری داخلی و خارجی، استراتژی ملی خود را برای داده‌ها و هوش مصنوعی (NSDAI) تدوین کرد. امارات متحده عربی نیز در سال ۲۰۱۷ با هدف ایجاد شورای هوش مصنوعی، توسعه نیروهای متخصص و تدوین قوانین برای بهره‌برداری ایمن از تکنولوژی، استراتژی پنج‌گانه‌ای را برای سال ۲۰۷۱، مصادف با صدمین سالگرد تأسیس این کشور طراحی کرد.
تهدیدات میکروالکترونیکی در مسیر توسعه کشورها
زمانی که مصرف‌کنندگان اقدام به خرید لوازم الکترونیکی می‌کنند، به ندرت به ایمنی ریزتراشه‌های کار شده در دستگاه‌ها توجه می‌کنند، در حالی که حقیقت این است که ریزتراشه‌ها به عنوان اولین انتخاب برای سوءاستفاده و بهینه‌ترین نقطه برای فعالیت‌های جاسوسی و خرابکارانه در سامانه‌های دیجیتالی محسوب می‌شوند. با اینکه جهانی‌سازی بواسطه استفاده از نیروی کار ارزان و افزایش تعداد تولید، هزینه‌های صنعتی را کاهش داده، اما به طور همزمان تهدیدات جدی را نیز به همراه داشته است.
این ویژگی‌ها، به همراه احتمال قرارگیری بدافزارها بر روی سامانه‌های الکترونیکی، منجر به واقعیت این می‌شود که تجهیزات الکترونیکی به بزرگترین نقطه ضعف امنیتی برای کشورهای مختلف تبدیل شده و به عنوان کانون جنگ‌های اطلاعاتی شناخته شوند.
در این راستا، اصل مشهوری وجود دارد که می‌گوید «اعتماد از سیلیکان آغاز می‌شود»، یعنی ریزتراشه‌های سیلیکانی پایه‌گذار امنیت هستند که حفاظت‌های نرم‌افزاری از آنجا نشأت می‌گیرد و ممکن نیست سامانه‌ای امن بر اساس سخت‌افزاری آسیب‌پذیر بنا شود؛ به همین دلیل کشورها بر خودکفایی در میکروالکترونیک تاکید دارند.
ایران و توسعه میکروالکترونیک
پس از دوران کرونا، بدلیل کمبود عرضه در صنعت ریزتراشه، شرکت‌های بزرگ فناوری به خریدهای زیاد برای تأمین بخشی از کمبودها روی آوردند.
کمبود ریزتراشه‌ها در بازارهای بین‌المللی و مسائل ناشی از تحریم‌ها به ویژه در تهیه ریزتراشه‌های لوازم خانگی و خودرو برای ایران مشکلات جدی ایجاد کردند. به‌علاوه، افزایش تقاضا برای وسیله‌های ارتباطی و صوتی و تصویری در حین قرنطینه، نیز بر نیاز به ریزتراشه‌ها افزود و شرایط را پیچیده‌تر کرد.
حاکمیت پس از مواجهه با این چالش، تصمیم به پوشش حداقلی نیازهای خود در این زمینه گرفت. بر اساس بند ن تبصره ۷ بودجه ۱۴۰۱، مقرر گردید که بین ۱۰ تا ۳۰ درصد از منابع عوارض واردات گوشی‌های تلفن همراه بالای ۶۰۰ دلار به حوزه میکروالکترونیک اختصاص یابد؛ هرچند به صورت نهایی فقط ۱۳۰۰ میلیارد تومان آن محقق گردید که از این مبلغ تنها ۲۰۰ میلیارد تومان به صندوق صحا (صندوق حمایت از تحقیقات و توسعه صنایع پیشرفته وزارت صمت) تخصیص یافت و این مبلغ نیز بین میکروالکترونیک و بومی‌سازی تلفن همراه تقسیم شد؛ در حقیقت بودجه پیشرفته‌ای محقق نشد، اما این موضوع که میکروالکترونیک در لایحه کل کشور گنجانده شده و مورد توجه قرار گرفته، به منظور دلگرمی فعالان این حوزه محسوب شد.
در بودجه ۱۴۰۲، ردیف جداگانه‌ای برای توسعه زیرساخت‌های صنعت میکروالکترونیک با استفاده از بند ط تبصره ۷ تعریف شده است.
تکلیف معاونت علمی در برنامه هفتم
در برنامه هفتم توسعه، وظایف جدیدی برای معاونت علمی ریاست‌جمهوری تعیین شده و این معاونت موظف است مراکزی ملی برای توسعه فناوری در ۶ منظر فناوری خاص ایجاد نماید. این برنامه شامل موارد زیر است:
معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان ریاست جمهوری موظف است در راستای تأمین زیرساخت‌های یکپارچه لازم برای بهبود اکوسیستم فناوری در حوزه‌های حساس و آینده‌ساز که منجر به ترقی صنایع و اقتصاد می‌شود، جذب و توانمندسازی نخبگان در حوزه‌های معین و ارتقای سطح حکمرانی در زمینه سیاست‌گذاری و تدوین و اجرای برنامه‌های بلندمدت و ایجاد تعاملات بین‌المللی مؤثر، در همکاری با بخش خصوصی و بهره‌برداری از ظرفیت‌های قانونی جهش تولید دانش‌بنیان، اقدامات مؤثری در این زمینه به عمل آورد:
* هوش مصنوعی
* کوانتوم
* زیست مهندسی
* مواد و ساخت پیشرفته
* ریزفناوری و میکروالکترونیک
* فناوری‌های عصبی، مغز و علوم شناختی
این مراکز باید بستر لازم برای همکاری، آموزش‌های تخصصی و توانمندسازی متخصصان و نخبگان برجسته کشور را فراهم کنند و از لحاظ اقتصادی دارای الگوهای پایدار و قابل توسعه باشند. همچنین تمام دستگاه‌های اجرایی مکلف به همکاری با معاونت در تجهیز و راه‌اندازی این مراکز و بهره‌برداری از ظرفیت‌های آنها در برنامه‌های توسعه فناوری خود می‌باشند.
اقدامات کشور برای توسعه میکروالکترونیک
راه‌اندازی اولین ابرمیکروالکترونیک کشور:
نخستین ابرمیکروالکترونیک کشور با همت ستاد توسعه اقتصاد دانش‌بنیان دیجیتال معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان و برنامه ملی میکروالکترونیک و تحت حمایت صندوق نوآوری و شکوفایی و شبکه آزمایشگاهی فناوری‌های راهبردی تأسیس گردید.
یکی از ویژگی‌های این ابرمیکروالکترونیک، به‌کارگیری پیشرفته‌ترین ابزارهای لازم برای طراحی و تولید تراشه‌های مجتمع آنالوگ، دیجیتال و با فرکانس بالا در انواع بسته‌های نرم‌افزاری این فناوری بر بهترین زیرساخت سخت‌افزاری کشور است که دسترسی همگانی را برای متخصصان، اساتید، دانشجویان و شرکت‌های دانش‌بنیان فراهم می‌آورد.
این مرکز خدماتی نظیر «امکان طراحی مدارهای مجتمع آنالوگ، دیجیتال و فرکانس بالا بر بستر پردازشی فوق سریع»، «دسترسی ایمن و آسان به ابزارهای طراحی مدارهای مجتمع پیشرفته» و «امکان بهره‌مندی از گرنت‌های صندوق شکوفایی و نوآوری» را ارائه می‌دهد و همکاری در این زمینه با ستاد توسعه اقتصاد دانش‌بنیان دیجیتال و برنامه ملی میکروالکترونیک صورت می‌گیرد. همچنین دانشگاه‌ها و دانشجویان می‌توانند از امکانات این ابرمیکروالکترونیک با استفاده از گرنت‌های اختصاصی حمایت شده در شبکه آزمایشگاهی فناوری‌های راهبردی بهره‌مند شوند.
کتابخانه‌های طراحی تخصصی برای تولید نمونه‌های تراشه دانشگاهی مرتبط با فراخوان‌های برنامه ملی میکروالکترونیک، از طریق شبکه آزمایشگاهی فناوری‌های راهبردی، به طور نصب شده و آماده استفاده برای اساتید منتخب در دسترس قرار خواهد گرفت.
تدوین برنامه ملی میکروالکترونیک:
این برنامه با هدف سیاست‌گذاری کلان و ترسیم نقشه راه فناوری میکروالکترونیک کشور، به عنوان بازوی هماهنگی بین ارکان سیاست‌گذاری، مجریان و ذی‌نفعان حوزه نیمه‌هادی زیر نظر معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان ریاست جمهوری فعال می‌باشد. برنامه ملی میکروالکترونیک با نگاهی استراتژیک و مأموریتی به دنبال رشد و توسعه بازار میکروالکترونیک به منظور ترسیم زیست‌بوم صنعت نیمه‌هادی کشور، کاهش وابستگی این صنعت به حمایت‌های دولتی، ایجاد پل اتصال بین بازار داخلی و بین‌المللی و تضمین پایداری تولید مبتنی بر اقتصاد میکروالکترونیک است.
راه‌اندازی پارک فناوری حوزه میکروالکترونیک:
این پارک به منظور عملیاتی کردن برنامه ملی میکروالکترونیک راه‌اندازی خواهد شد. در این پارک با ایجاد آزمایشگاه‌ها و زیرساخت‌های لازم، فرصت استقرار شرکت‌های دانش‌بنیان فعال در حوزه میکروالکترونیک مهیا می‌شود. هر شرکتی که در این زمینه تحقیقاتی داشته باشد، می‌تواند پس از تأیید در این منطقه مستقر شده و از امکانات این پارک بهره‌برداری کند. این پارک قابلیت استقرار کمتر از ۱۰۰ شرکت را خواهد داشت و به تدریج با توسعه فعالیت‌ها، زنجیره تأمین فناوری‌های حوزه میکروالکترونیک در کشور را تامین می‌نماید.
اولین رویداد ملی ساخت تراشه میکروالکترومکانیکی:
نخستین رویداد ملی تدوین تراشه‌های میکروالکترومکانیکی (MEMS) به همت برنامه ملی میکروالکترونیک و ستاد توسعه فناوری نانو و میکرو معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان ریاست‌جمهوری و با همکاری مرکز آزمایشگاهی دانشگاه صنعتی شریف و حمایت صندوق نوآوری و شکوفایی برگزار می‌شود. این رویداد در دو عرصه ساخت سنسور فشارسنج (Pressure Sensor) و ساخت سنسور شتاب‌سنج تک‌محوره (Uniaxial Accelerometer) خواهد بود.
راه‌اندازی مرکز جامع خدمات ریزتراشه ایران:
یکی دیگر از برنامه‌های موجود در دستور کار دولت و معاونت علمی، فناوری، اقتصاد دانش‌بنیان، راه‌اندازی مرکز خدمات ریزتراشه است. این مرکز وظیفه همزمان اتصال شرکت‌های فعال در صنعت تراشه به کارخانجات خارجی و ارزیابی عملکرد و تأیید اصالت تراشه، ارائه گواهینامه معتبر، مشخصه‌یابی تراشه و خدمات باندینگ و بسته‌بندی را بر عهده دارد. با تأسیس این مرکز، طراحان تراشه داخلی می‌توانند از ظرفیت نمونه‌سازی خارج از کشور استفاده نمایند.
حمایت از طرح‌های دانش‌بنیان:
این برنامه تمامی شرکت‌های دانش‌بنیان فعال در حوزه میکروالکترونیک را تحت حمایت معاونت علمی، برنامه ملی میکروالکترونیک و صندوق نوآوری و شکوفایی قرار می‌دهد. در این پشتیبانی، بر روی طرح‌های با اولویت گلوگاهی و استراتژیک که حداقل ۲ بار نمونه‌سازی شده‌اند و قابلیت تأیید و پیشرفت دارند، تمرکز خواهد شد.
تخصیص تعرفه واردات موبایل:
برای تأمین بودجه لازم جهت گسترش زیرساخت‌های میکروالکترونیک، آیین‌نامه‌ای تحت عنوان «تخصیص تعرفه واردات موبایل به حوزه میکروالکترونیک» به تصویب رسیده است و طبق آن، قرار است منابع حاصل از عوارض ورودی بر روی گوشی‌های تلفن همراه برندهای خارجی بالای ۶۰۰ دلار که حداقل ۱۵ درصد است و همچنین عوارض بر واردات گوشی در سایر رویه‌ها که دو برابر محاسبه می‌شود، به خزانه واریز گردد.
ایجاد ۶ آزمایشگاه آفرینش فناوری:
در برنامه هفتم توسعه تأکید شده است تا در راستای تکمیل زنجیره‌های ارزش در حوزه‌های گوناگون فناوری و اتصال بنگاه‌های بزرگ صنعتی به بخش‌های نوآور و پایین‌دستی، ۶ آزمایشگاه ملی یا مرکز آفرینش فناوری در حوزه‌های مختلف از جمله میکروالکترونیک و هوش مصنوعی راه‌اندازی گردد.
ساخت تراشه‌های پرکاربرد:
ساخت تراشه‌های پرکاربرد و سفارشی در حوزه‌های صنعتی مختلف از دستاوردهای محققان شرکت‌های دانش‌بنیان به شمار می‌رود. این فناوران دست به طراحی تراشه‌های آنالوگ و دیجیتال در باندهای فرکانسی پایین تا ماکروویو زده و تیم تحقیق و توسعه توانسته است پروژه‌های بزرگی را شامل انواع تراشه‌ها برای صنایع مختلف طراحی کند که هر کدام موجب تحولی در صنعت مربوطه شده و امکان تولید انبوه با هزینه‌ای پایین را فراهم می‌آورند.