شركة FMC إف إم سي تتجه إلى الإنتاج الكمي

بعد سنوات من البحث والتطوير، تقترب FMC من بدء الإنتاج الكمي لذاكرة FeRAM. وتخطط الشركة لإنشاء مصنع رقائق قرب ماغديبورغ بألمانيا. وتمتاز هذه التقنية بإمكانية تصنيعها باستخدام مصانع DRAM التقليدية، ما يمنح أوروبا فرصة استراتيجية لتعزيز صناعة أشباه الموصلات.

فرصة تصنيع قائمة بالفعل

يوجد عدد كبير من مصانع DRAM حول العالم، وهو ما يمثل نقطة انطلاق قوية لشركة FMC. فبفضل هذا الانتشار الواسع للبنية التصنيعية، لن تواجه الشركة — التي يقع مقرها في دريسدن — صعوبة كبيرة في إيجاد شركاء من شركات Foundry لتصنيع شرائح الذاكرة بكميات كبيرة. وفي الواقع، بدأ أحد هذه المصانع بالفعل في توسيع طاقته الإنتاجية بهدف إنتاج ذواكر FMC.

لكن طموحات الشركة تتجاوز مجرد الاستفادة من القدرات التصنيعية القائمة؛ إذ يوضح روكس:

"نطمح إلى إنشاء مصنع DRAM في مدينة ماغديبورغ، بحيث لا يتم فيه إنتاج ذواكرنا الفيروكهربائية فحسب، بل أيضًا ذواكر DRAM التقليدية."

ويحمل هذا المشروع بعدين استراتيجيين مهمين. يتمثل البعد الأول في إعادة توطين تصنيع ذواكر DRAM داخل أوروبا، بعد سنوات طويلة من تراجع هذا القطاع في القارة. أما البعد الثاني فيكمن في بناء صناعة أوروبية جديدة قائمة على تقنية ذاكرة متقدمة تم تطويرها في دريسدن، وهي تقنية تمتلك القدرة على وضع معايير عالمية جديدة في مجال الذاكرة.

وإذا تحقق هذان الهدفان، فقد يسهم المشروع بشكل ملموس في تقليل اعتماد أوروبا على الموردين الخارجيين في مجال دوائر الذاكرة المتكاملة المتقدمة، وتعزيز السيادة التكنولوجية الأوروبية في قطاع أشباه الموصلات.

الجذور التي تربط FMC بشركة كيموندا

لفهم الأساس العلمي لهذه التقنية، لا بد من العودة إلى فترة عمل مهندسي التطوير في شركة Qimonda. ففي تلك الفترة اكتشف الباحثون أن المكثفات المصنوعة من أكسيد الهافنيوم (HfO2) تُظهر سلوكًا غير مألوفًا، تبين لاحقًا أنه مرتبط بما يعرف بـ التأثير الفيروكهربائي.

يحدث هذا التأثير عندما تمتلك مادة معينة استقطابًا كهربائيًا تلقائيًا يمكن تغييره بواسطة مجال كهربائي خارجي. وقد اتضح أن المادة التي اكتشفها الباحثون تمتلك خصائص فيروكهربائية مميزة.

ومن الناحية النظرية يسمح هذا التأثير بتصميم خلية ذاكرة بسيطة وفعالة للغاية تتمتع بميزتين رئيسيتين:

• الاحتفاظ بالبيانات حتى عند انقطاع التيار الكهربائي
• الاعتماد على ترانزستور واحد فقط

وبذلك يمكن الاستغناء عن المكثف المستخدم في خلايا DRAM التقليدية. ويفتح هذا المفهوم الباب أمام تطوير ذواكر غير متطايرة تجمع بين خصائص DRAM من حيث الأداء والكثافة، مع مزايا إضافية تشمل:

• تصميمًا أبسط
• تكاليف تصنيع أق
• كثافة تخزين أعلى
• والقدرة على الاحتفاظ بالبيانات دون طاقة كهربائية.

جامعة TU Dresden تتولى التطوير – ولادة شركة FMC

عندما أعلنت شركة Qimonda إفلاسها في مطلع عام 2009، لم يتوقف العمل على تقنية خلايا أكسيد الهافنيوم (HfO2). فقد استمر تطوير هذه التقنية في جامعة دريسدن التقنية، حيث واصل الباحثون العمل على تحسين خصائصها وإمكاناتها في تطبيقات الذاكرة. وفي عام 2016 تم تأسيس شركة Ferroelectric Memory Company (FMC) كشركة ناشئة انبثقت من مركز الأبحاث NaMLab التابع للجامعة. وتمتلك الشركة براءات الاختراع الخاصة بهذه التقنية الفيروكهربائية، وكان هدفها تحويل هذه الابتكارات إلى دوائر ذاكرة متكاملة تجارية (Memory ICs) قابلة للتسويق.

لكن سرعان ما تبيّن أن تحويل هذه التقنية إلى منتجات صناعية ليس بالأمر السهل كما بدا في البداية. فقد كانت الخطة الأصلية تقوم على تطوير شرائح ذاكرة تعتمد على خلايا تتكون من ترانزستور واحد دون مكثف، وهي البنية المعروفة باسم 1T0C، وذلك بهدف استغلال الإمكانات الكاملة للتقنية الفيروكهربائية.

عملت شركة FMC بالتعاون مع شركة GlobalFoundries لتحقيق هذا الهدف. إلا أن التصميم الذي بدا بسيطًا من الناحية النظرية اتضح أنه معقد للغاية عند محاولة تطبيقه في الإنتاج الصناعي واسع النطاق لشرائح الذاكرة.

وفي حديثه مع مجلة Markt&Technik، أوضح توماس روكس — الذي تولى منصب المدير التنفيذي للعمليات في بداية عام 2024 ثم أصبح الرئيس التنفيذي للشركة في مطلع 2025 — طبيعة هذا التحدي قائلاً:

"حتى عام 2024 كانت لا تزال هناك عقبات تقنية عديدة يجب تجاوزها لو استمررنا في هذا المسار، وكان ذلك سيستغرق وقتًا أطول بكثير."

ولهذا السبب قررت FMC اعتماد نهج مختلف يعتمد على خلية ذاكرة من نوع 1T1C، أي خلية تتكون من ترانزستور ومكثف فيروكهربائي. ويُعد هذا التصميم أكثر واقعية من حيث إمكانية التصنيع الكمي، كما يوفر خصائص تقنية جذابة تجعل منه خيارًا واعدًا لإنتاج شرائح ذاكرة بجدوى اقتصادية. وقد سمح هذا التصميم الجديد 1T1C بدمج خلايا الذاكرة في دوائر متكاملة بشكل أسرع بكثير، ما أتاح إنتاج شرائح ذاكرة قابلة للتصنيع بكميات كبيرة وبتكلفة مناسبة.

ويؤكد روكس أن هدفه منذ توليه قيادة الشركة يتمثل في تحويل FMC من شركة تركز على تطوير التكنولوجيا إلى شركة إنتاج صناعي قادرة على دخول مرحلة التصنيع الكمي.

Matchmaker+ Anbieter zum Thema

zu Matchmaker+

الجيل الأول من منتجات الذاكرة الفيروكهربائية

تعتمد خلايا الذاكرة التي تطورها FMC على بنية مشابهة إلى حد كبير لبنية خلايا 1T1C المستخدمة في DRAM، إلا أن الفرق الأساسي يكمن في نوع المادة المستخدمة داخل المكثف. ففي حين تستخدم خلايا DRAM طبقة عازلة من HfO2، تعتمد FMC على طبقة HfO2 فيروكهربائية.

ويؤكد توماس روكس، الرئيس التنفيذي لشركة FMC أن الشركة وصلت إلى مرحلة حاسمة في تطوير منتجاتها:

"نحن الآن في مرحلة نقل التصميم إلى الإنتاج الكمي. يمكننا الاستفادة من معدات التصنيع الحالية وتحقيق هوامش ربح جذابة، كما أن خصائص المكوّنات ممتازة."

اختبار شرائح الذاكرة: عامل حاسم في التكلفة

مع اقتراب الإنتاج الكمي، يبرز تحدٍ مهم يتمثل في اختبار شرائح الذاكرة بكفاءة اقتصادية، حيث يمثل الاختبار جزءًا كبيرًا من التكلفة النهائية للدوائر المتكاملة. ولهذا تتعاون FMC مع بيتر بوخمولر، الذي عمل سابقًا في شركة Qimonda على تطوير أنظمة اختبار الذاكرة ويشغل حاليًا منصب الرئيس التنفيذي لشركة Neumonda. وقد وقعت الشركتان في أبريل 2024 اتفاقية للتعاون في تسويق شرائح الذاكرة الجديدة.

وقال بوخمولر آنذاك:

"كان أحد أهدافي منذ تأسيس Neumonda هو إعادة صناعة ذاكرة أشباه الموصلات إلى أوروبا. وهذا التعاون يقربنا خطوة مهمة من بناء شركة ذاكرة ألمانية ناجحة."

اقتراب بدء الإنتاج الكمي

تستعد FMC لإطلاق مجموعة من المنتجات المبنية على خلايا الذاكرة الجديدة، تشمل:

• شرائح ذاكرة منفصلة
• ذاكرة رئيسية غير متطايرة فائقة السرعة
• وحدات ذاكرة مخصصة لقطاع الصناعة ومصنعي الأجهزة
• حلول تستخدم في مراكز بيانات تدريب نماذج الذكاء الاصطناعي

ووفقًا للشركة، فإن وحدات DRAM+ القائمة على التقنية الفيروكهربائية تحقق كثافة تخزين مماثلة لذاكرة DRAM التقليدية، لكنها توفر كفاءة طاقة أعلى بشكل ملحوظ بفضل خاصية عدم فقدان البيانات عند انقطاع الكهرباء. بل إن هذه التقنية قد تمكّن في العديد من التطبيقات من استبدال كل من DRAM وذاكرات NOR وNAND، ما يؤدي إلى تقليل تكاليف المكونات وتحسين كفاءة النظام بشكل كبير. وقد طورت FMC بالفعل أول شريحة ذاكرة فيروكهربائية لعدد من العملاء الرئيسيين، ومن المتوقع بدء إنتاجها في مصنع عالي الإنتاج في آسيا بعد الانتهاء من مرحلة التأهيل.

حلول جديدة لمراكز بيانات الذكاء الاصطناعي

بالتوازي مع تطوير منتجاتها الحالية، تعمل شركة FMC بالتعاون مع مركز الأبحاث الفرنسي CEA-Leti وأحد مصانع المنطق بتقنية 300 مم على تطوير خط منتجات جديد يعتمد على أكسيد الهافنيوم (HfO2) ويحمل اسم 3D Cache+. تعتمد هذه التقنية على ذاكرة على شكل Chiplets يتم وضعها بالقرب من وحدات المعالجة CPU أوGPU بشكل أكبر بكثير مقارنة بذاكرة DRAM التقليدية. ويتم دمج هذه المكونات داخل النظام باستخدام تقنيات التكامل غير المتجانس  والتغليف المتقدم.

ولا تُعد هذه الذاكرة نوعًا من DRAM، إذ يمكن تصنيعها باستخدام عمليات تصنيع رقائق المنطق (Logic Processes) ودمجها مباشرة داخل الشرائح المنطقية. وبهذه الطريقة يمكن تجاوز ما يُعرف في عالم الحوسبة بـ "جدار الذاكرة"، وهو أحد العوائق الرئيسية أمام زيادة أداء الأنظمة الحاسوبية. ونتيجة لذلك يمكن تحقيق مستويات أداء غير مسبوقة للأنظمة. إضافة إلى ذلك، تتميز هذه التقنية بكثافة تخزين أعلى بكثير من ذاكرة SRAM. ويوضح توماس روكس خطط الشركة قائلاً:

"هدفنا هو دمج هذه التقنية في منصات الحوسبة المتقدمة على الحافة (Edge Computing) ومنصات الحوسبة عالية الأداء (HPC)."

نظرة متفائلة للمستقبل

مع اقتراب بدء الإنتاج الكمي لأول منتجات FMC، وبالنظر إلى الإمكانات الكبيرة التي توفرها تقنيتها الخاصة، يبدو روكس متفائلًا بشأن مستقبل الشركة. فبحسب خطط الشركة، يمكن فتح أسواق جديدة بالكامل اعتمادًا على خارطة الطريق التقنية التي طورتها FMC. ويبدو أن هذا التفاؤل يشاركه المستثمرون أيضًا. فقد نجحت الشركة في نوفمبر 2025 في جمع 100 مليون يورو ضمن جولة تمويلية كبيرة، وهو رقم لافت لشركة ناشئة في مجال أشباه الموصلات في أوروبا.

وفي الوقت نفسه بدأت FMC بالفعل تعزيز هيكلها التنظيمي استعدادًا للتوسع العالمي، من خلال تعيين مديرين يتمتعون بخبرة تمتد لعقود في صناعة أشباه الموصلات. ويملك هؤلاء الخبراء المعرفة العملية اللازمة ليس فقط لتحويل التقنيات الجديدة إلى منتجات تُنتج بكميات كبيرة، بل أيضًا لبناء وتشغيل مصانع أشباه الموصلات الحديثة.