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AI की मांग ने चिप उद्योग में ऐसी कमी क्यों पैदा की है जिसे नए फैब भी तुरंत दूर नहीं कर सकते?

AI सर्वरों के लिए केवल अत्याधुनिक चिप नहीं, बल्कि उन्नत CoWoS पैकेजिंग, हाई बैंडविड्थ मेमोरी और विशेष उपकरण भी चाहिए; किसी एक चरण की कमी पूरे सिस्टम की आपूर्ति रोक सकती है। [5] TSMC ताइवान में 13 और विदेशों में पांच से छह फैब बना रही है, पर इन परियोजनाओं से क्षमता कई वर्षों में चरणबद्ध तरीके से आएगी। [5] एरिजोना में...

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शोध उत्तर

मुख्य निष्कर्ष

AI सर्वरों के लिए केवल अत्याधुनिक चिप नहीं, बल्कि उन्नत CoWoS पैकेजिंग, हाई बैंडविड्थ मेमोरी और विशेष उपकरण भी चाहिए; किसी एक चरण की कमी पूरे सिस्टम की आपूर्ति रोक सकती है। [5]
TSMC ताइवान में 13 और विदेशों में पांच से छह फैब बना रही है, पर इन परियोजनाओं से क्षमता कई वर्षों में चरणबद्ध तरीके से आएगी। [5]
एरिजोना में निर्माण श्रमिकों की कमी TSMC के विस्तार की घोषित चुनौती है; ताइवान में कुशल प्रतिभा और पानी की उपलब्धता भी चिंता का विषय हैं। [1][2]
SK समूह का अनुमान है कि वेफर और मेमोरी क्षमता की कमी करीब 2030 तक रह सकती है, क्योंकि नई क्षमता बनाने में चार से पांच वर्ष लगते हैं। [5][6]

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AI की वजह से चिप आपूर्ति पर दबाव अब सिर्फ सबसे उन्नत वेफर फैब तक सीमित नहीं है। AI एक्सेलरेटर और डेटा सेंटर के लिए अत्याधुनिक लॉजिक चिप, CoWoS जैसी उन्नत पैकेजिंग, हाई-बैंडविड्थ मेमोरी, विशेष निर्माण उपकरण, बिजली-पानी और कुशल श्रम—सबकी क्षमता एक साथ बढ़नी चाहिए। इनमें से किसी भी एक हिस्से की कमी तैयार AI सर्वर की आपूर्ति सीमित कर सकती है। इसलिए TSMC का लगभग 20 फैब का विस्तार भी निकट अवधि की कमी को तुरंत खत्म नहीं कर सकता। 5

नए फैब तुरंत समाधान क्यों नहीं हैं?

TSMC ताइवान में 13 फैब और विदेशों में पांच से छह फैब बनाने की प्रक्रिया में है। यह विस्तार बहुत बड़ा है, लेकिन क्षमता कई वर्षों में अलग-अलग चरणों में चालू होगी। दूसरी ओर, हर AI एक्सेलरेटर में दुर्लभ अग्रणी-स्तर के लॉजिक चिप, CoWoS पैकेजिंग और बड़ी मात्रा में विशेष मेमोरी की जरूरत होती है।

मतलब, केवल वेफर उत्पादन बढ़ना पर्याप्त नहीं है। यदि पैकेजिंग लाइन या मेमोरी की आपूर्ति पीछे रह जाए, तो अतिरिक्त चिप वेफर भी पूरे कंप्यूट सिस्टम में नहीं बदल पाएंगे। 5

असली अड़चन: लोग, जमीन, पानी और बिजली

फैब बनाना सिर्फ मशीनें खरीदने का काम नहीं है। इसके लिए बड़ी निर्माण टीम, अत्यधिक प्रशिक्षित इंजीनियर, भरोसेमंद आपूर्तिकर्ता, औद्योगिक जमीन और स्थिर बिजली-पानी ढांचा चाहिए।

TSMC ने एरिजोना विस्तार में निर्माण श्रमिकों की कमी को चुनौती माना है। वहां दूसरी फैब में उपकरण लगाने की तैयारी है, तीसरी का निर्माण चल रहा है और चौथी फैब तथा पहले उन्नत-पैकेजिंग संयंत्र के लिए प्रारंभिक काम शुरू हो चुका है। 2

ताइवान में भी कंपनी ने कुशल प्रतिभा की कमी और पानी की उपलब्धता को लेकर चिंता जताई है। एक साथ इतनी परियोजनाएं चलने से निर्माण दलों, इंजीनियरों, उपकरण आपूर्तिकर्ताओं, बिजली और जमीन के लिए प्रतिस्पर्धा और तीव्र होती है। 1

CoWoS और मेमोरी की कमी इतनी अहम क्यों है?

CoWoS (Chip on Wafer on Substrate) एक उन्नत पैकेजिंग तकनीक है, जिसका उपयोग Nvidia सहित AI चिपों में होता है। इसमें लॉजिक चिप और मेमोरी को अत्यंत सटीकता के साथ जोड़ा जाता है। यह प्रक्रिया उत्पादन-उपज के लिहाज से संवेदनशील है, इसलिए इसे तेजी से बढ़ाना आसान नहीं है। TSMC ने 2022 से 2027 के बीच CoWoS क्षमता की चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि 80% से अधिक रहने का अनुमान दिया है। 4

साथ ही AI डेटा सेंटर उच्च-प्रदर्शन मेमोरी की मांग बढ़ा रहे हैं। SK समूह के चेय ताए-वोन के अनुसार, उद्योग में वेफर आपूर्ति मांग से 20% से अधिक पीछे है और नई क्षमता बनाने में कम-से-कम चार से पांच साल लग सकते हैं। इस आकलन के मुताबिक कमी करीब 2030 तक बनी रह सकती है। 5 6

TSMC उत्पादकता बढ़ाने के लिए क्या कर रही है?

TSMC निर्माण प्रक्रिया में AI का उपयोग प्रक्रिया नियंत्रण, उपकरणों के बेहतर उपयोग, उत्पादन-उपज सीखने, खराबी पहचानने और फैक्टरी शेड्यूलिंग के लिए कर रही है। इससे मौजूदा मशीनों से अधिक उपयोगी उत्पादन मिल सकता है, लेकिन यह नई भौतिक क्षमता का विकल्प नहीं है।

काओशुंग के बैपू इंडस्ट्रियल पार्क में प्रस्तावित तीन हेक्टेयर का केंद्र उन्नत-पैकेजिंग सामग्रियों और उपकरणों की जांच व योग्यता-प्रमाणन की रफ्तार बढ़ाने के लिए बनाया जा रहा है। इसमें छोटे क्लीनरूम, प्रयोगशालाएं और प्रशिक्षण क्षमता शामिल होगी। 6

आगे क्या हो सकता है?

SK समूह जापान समेत विदेशों में नई मेमोरी फैब लगाने पर विचार कर रहा है। जापानी NAND फ्लैश निर्माता Kioxia के साथ संयुक्त उत्पादन और अनुसंधान एवं विकास सहयोग की संभावना भी खुली रखी गई है। हालांकि ये समीक्षा के विकल्प हैं, घोषित निवेश प्रतिबद्धताएं नहीं। 9

AI ढांचे की तेज मांग के आधार पर उद्योग संगठन SEMI ने वैश्विक सेमीकंडक्टर बाजार के 2030 तक 2 ट्रिलियन डॉलर से अधिक होने का अनुमान जताया है। यह पूर्वानुमान है, निश्चित नतीजा नहीं। TSMC का अपना पूर्व आकलन 2030 तक 1.5 ट्रिलियन डॉलर से अधिक का था, जो बताता है कि दीर्घकालिक बाजार आकार AI मांग, कीमतों और आपूर्ति-अड़चनों के सुलझने की रफ्तार पर निर्भर करेगा। 4 10

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