सेमीकंडक्टर व चिप  निर्माण करणारे देश आणि भारत

तरूणभारत, नागपूर

मंगळवार  दिनांक 12. 03. 2024

हा लेख फोटोस्वरुपात व वर्ड फाईल स्वरुपात फेसबुकवर उपलब्ध असतो. तसेच. ‘kasa mee?’ या ब्लॅागवरही त्याचवेळी टाकला जातो. वर्ड फाईल व ब्लॉगवरील मजकूर मॅग्निफाय करूनही वाचता येईल.   

सेमीकंडक्टर व चिप  निर्माण करणारे देश आणि भारत

वसंत गणेश काणे, बी एस्सी,एम ए (मानसशास्त्र), एम.एड  एल बी ७, लक्ष्मीनगर, पाण्याच्या टाकीजवळ, 

नागपूर 440 022 मोबाईल 9422804430  

E mail - kanewasant@gmail.com  

Blog - kasa mee?

   इलेक्ट्रॅानिक्स ही पदार्थविज्ञानशास्त्र (फिजिक्स) आणि अभियांत्रिकी  (इंजिनिअरिंग) या विद्याशाखांची मिळून तयार झालेली एक विद्याशाखा आहे. अभियांत्रिकीचा संबंध यंत्रांचा आराखडा, चाचणी आणि निर्मितीशी असतो. समस्या सोडविणे हा या विद्याशाखेचा प्रमुख उद्देश आहे. इलेक्ट्रॅानिक्स ही पदार्थविज्ञानशास्त्र आणि अभियांत्रिकी यांची मिळून तयार झालेली विद्याशाखा असून ती सुद्धा  पदार्थविज्ञानशास्त्रातील तत्त्वांच्या आधारे यंत्रे वा उपकरणे यांचा आराखडा तयार करणे, त्यांची निर्मिती करणे, ती चालू करणे यांच्याशी संबंधित आहे. 

सेमीकंडक्टर आणि  चिप्स

   सर्व इलेक्ट्रॉनिक उपकरणात सेमीकंडक्टरचे स्थान मेंदू सारखे आहे. सेमीकंडक्टर हा विद्युतवाहक आणि विद्युतरोधक यातील मधली स्थिती म्हणता येईल. सेमीकंडक्टरधातूपासून मोबाइल ते संगणक यांसारख्या उत्पादनांसाठी बनवल्या जाणाऱ्या ‘चिप्स’ चा प्रचंड तुटवडा ही तर संपूर्ण जगासाठी कोविड काळात मोठीच डोकेदुखी ठरली होती.

  चिप म्हणजे काय? ही एक अतिशय पातळ चकती असते. या चकतीवर एका बाजूने अतिसूक्ष्म ट्रान्झिस्टर्स कोरून बसवलेले असतात. यांचे काम विद्युतप्रवाहाचे नियंत्रण करणे, तसेच विद्युत प्रवाह ऑन/ऑफ करणे हे असते. एका चौरस इंच चिपवर हजारो ट्ररान्झिस्टर्स असतात. चिप आणि ट्रान्झिस्टर नसते तर उपकरण एका अजस्त्र अलमारीएवढे झाले असते. या चिपलाच मायक्रो चिप, इन्टिग्रेटेड सर्किट (आयसी) किंवा सिलीकॅान चिप अशी निरनिराळी नावे आहेत. स्मार्टफोन, वाहने, वैद्यकीय उपकरणे, ऑटोमोबाईल्स, इलेक्ट्रिक वाहने, इलेक्ट्रॉनिक्स, पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स, संरक्षणसंबंधित यंत्रे  यासारख्यांमध्ये चिपचा वापर केला जातो.

   सेमीकंडक्टर चिप ही चिमुकली असली तरी तिच्या निर्मितीसाठीचा पसारा इतका प्रचंड असतो की त्याचे पाच निरनिराळे आणि वेगळे भाग करावे लागले आहेत. अ) चिपची रचना (डिझाइन) ब) चिपचीघडण/साचे (फाउंड्री) क) भागांची जुळवणी (असेम्ब्ली), चाचणी (टेस्टिंग)  आणि वेश्टण (पॅकेजिंग)    ड) वितरण (रवानगी), हे ते विभाग आहेत.

कुणाचा हातखंडा कशात?

  आज जगात चिपनिर्मितीचे टप्पे  निरनिराळ्या देशात पार पाडले जातात. जसे  आराखडा (डिझाइन) तयार करण्याच्या बाबतीत अमेरिका आघाडीवर आहे. साचे तयार करण्याच्या बाबतीत तैवान आणि चीन आघाडीवर आहेत, तर अमेरिका, नेदरलंड आणि  जपान हे निरनिराळी उपकरणे तयार करण्याचे बाबतीत पुढे आहेत.  1950 ते 1960 या काळात संशोधनक्षेत्र आणि चिपनिर्मितीक्षेत्र यावर अमेरिकेचा एकाधिकार होता. पुढे रशियाने स्वत: संशोधन न करता अमेरिकेची केवळ नक्कलच केली. रशियाने आपल्या गुप्तहेर संस्थेच्या  मदतीने अमेरिकेतून सर्व आवश्यक माहिती चोरून आणली आणि अमेरिकेच्या कॅलिफोर्निया प्रांतातील सिलिकॅान व्हॅलीप्रमाणे  ‘झेलेनोग्राड’ नावाचे नवीन शहरच विकसित केले. पण रशियाला अमेरिकेची बरोबरी काही करता आली नाही. कारण नक्कल ती नक्कल आणि अस्सल ते अस्सल!

 याउलट जपान या क्षेत्रात स्वप्रयत्नाने, प्रज्ञेने  व परिश्रमाने  पुढे गेलेला आढळतो. दुसऱ्या महायुद्धात जपानचे अपरिमित नुकसान झाले होते. नव्याने उभे रहायचे असेल तर चिपतंत्रज्ञान आणि इलेक्ट्रॅानिक्स यासारख्या नवीन आणि आधुनिक तंत्रज्ञानाचा आधार घेतला पाहिजे, हे जपानने ताडले.  पूर्व आशियात रशिया आणि चीनचा  मुकाबला करण्यासाठी एखाद्या विश्वासू सहकाऱ्याची गरज अमेरिकेलाही होतीच. अशाप्रकारे आशियात जपानने सेमीकंडक्टर आणि चिपनिर्मितीक्षेत्रात आघाडी घेतली. सोनी, हिताची, तोशिबा अशा कंपन्यांची नावे जगभर आदराने घेतली जाऊ लागली.

  तैवाननेही सेमीकंडक्टर उद्योगात चौफेर आघाडी घेतली आहे. आयसी निर्मिती, आराखडे तयार करणे, विक्रीयोग्य माल तयार करणे याबाबत तैवानला आज जगात प्रतिस्पर्धी नाही. कारण तैवानची एकट्याची आज परिपूर्ण निर्मितीसाखळी तयार आहे. त्यामुळे जगातली निम्मी बाजारपेठ आज तैवानच्या हाती आहे.

मलायाशिया हा देशही पुरवठा साखळीतील जगातला महत्त्वाचा देश आहे. सेमीकंडक्टर डिव्हायसेस, इलेक्ट्रॅानिक इटिग्रेटेड सर्किट्स यांच्या माध्यमातून मलायाशियाच्या अर्थकारणाला गती आणि दिशा मिळाली आहे.

[दक्षिण कोरिया - सेमी कंडक्टर निर्मितीसाठी लागणाऱ्या घटकांची आयात करून  चिप व उपकरणे यांच्या  जुळवणीक्षेत्रात दक्षिण कोरिया हे  एक प्रमुख राष्ट्र आहे.

नेदरलंडमधील अॅडव्हान्स्ड सेमीकंडक्टर मटेरियल लिथोग्राफी (एएसएमएल) ही 1984 साली स्थापन झालेली बहुराष्ट्रीय कंपनी असून तिचा फोटोलिथॅाग्राफी मशीनाचा आराखडा तयार करणे आणि त्यांचे उत्पादन करणे या बाबतीत हातखंडा आहे. यात सपाट दगडावर किंवा झिंक किंवा अॅल्युमिनियम  धातूच्या अतिशय पातळ पट्टीवर प्रतिमा अंकित करण्याची प्रक्रिया समाविष्ट असते. या प्रतिमेत वापरलेली  शाई अधिक गडद स्वरुपात दिसते तर रिकाम्या जागा शाईची किंचितही नोंद घेत नसल्यामुळे प्रतिमा अधिक उठून दिसते. संगणकातील चिप्स तयार करतांना हे तंत्रज्ञान वापरले जाते, एवढी माहिती आपल्यासारख्या सामान्य जिज्ञासूंना हा विषय समजून घेण्यापुरती पुरेशी ठरावी. चिप निर्मितीक्षेत्रात नवनवीन प्रयोग करून ही कंपनी सुधारित मायक्रोचिप्स तयार करण्यावर भर देत असते.

तंत्रज्ञानक्षेत्रात नक्कल आणि चोरी करण्याच्या बाबतीत चीन रशियाच्यामागे नाही. तरीही सेमीकंक्टर क्षेत्रातील जगातली सर्वात मोठी बाजारपेठ चीनमध्ये आहे. हिच्या आधारे चीनने जगाला कोविडकाळात वेठीस धरले होते. 2023 पासून अमेरिकेने चीनला काही खास प्रकारचे सेमीकंडक्टर विकणे थांबवले आहे.  यात कृत्रिम बुद्धिमत्ताविषयक चिप्सचा प्रामुख्याने समावेश आहे. चीनच्या लष्करी क्षेत्रातील प्रयोगांना आवर घालण्याचा अमेरिकेचा हेतू आहे. चीनचा यामुळे तिळपापड झाला असून त्याने अमेरिकेचा निषेध केला आहे. 

 जर्मनीमधील  इन्फिनिऑन टेक्नॅालॅाजी कंपनी ही सुद्धा सेमीकंडक्टर क्षेत्रातील एक बडी कंपनी आहे. सेन्सर्स, वाहने, आयसी, मेमरी, युएसबी, ब्ल्यू टूथ,  वायफाय याबाबतच्या चिप्स तयार करणे यावर या कंपनीचा भर आहे.

 आयातीवर निर्भर न राहता  इस्रायलने स्वत: संशोधन आणि विकास यावर भर दिलेला आढळतो. इंटेलचा मायक्रोप्रोसेसर 8088 एकेकाळी प्रसिद्ध होता. इस्रायलमधील सेमीकंडक्टर उद्योगाचे संरक्षण दलांच्या आधुनिकीकरणात मोठे योगदान आहे. सेमीकंडक्टर डिव्हाइसेस (एससीडी) मध्ये आणि इन्फ्रारेड नाईट व्हिजन वाढविण्यासाठी इस्रायल चिप्स विकसित करतो आहे. शत्रूची क्षेपणास्त्रे हवेतच नष्ट करणाऱ्या  हाय-टेक आयर्न डोम क्षेपणास्त्रसंरक्षणप्रणालीत चिप्सचा  वापर करून  इस्रायलने  संरक्षण कवच तयार केले आहे.  सिंगापूर आणि थायलंड यांनीही या क्षेत्रात भरपूर प्रगती केली आहे.

 भारताची भूमिका :  चिपनिर्मिती अथ पासून इतिपर्यंत

 ‘पैसे मोजा, विकत घ्या, स्वत: तयार करण्याच्या भानगडीत पडता कशाला?’, ह्या भूमिकेतून बाहेर पडण्याचा भारताने 2014 सालीच निर्णय घेतला आहे. त्याला अनुसरून सेमीकंडक्टरक्षेत्रातही प्रत्येक बाबतीत आत्मनिर्भर निर्मिती केंद्र (हब) होण्याचा निर्धार भारताने केला आहे. म्हणूनच 1.26 लाख कोटी रुपये मोजून तीन अर्धवाहक केंद्रे/एकके (प्लांट/युनिट) भारतात उभारली जात आहेत. सेमीकंडक्टरच्या निर्मितीत लाखो गॅलन अतिशुद्ध (अल्ट्रा-प्युअर) पाणी लागते. त्यामुळे प्लॅंट उभारणीसाठी मुबलक पाणी पुरवठा सतत होऊ शकेल अशी जागा सहजासहजी उपलब्ध होऊ शकणार नाही. ती शोधावीच लागेल. येत्या 100 दिवसात गुजराथ आणि आसाम मध्ये योग्यजागी प्लॅंट उभारणीच्या कामाला सुरवात होते आहे. डिझाइन, घटकनिर्मिती, असेम्ब्ली, पॅकेजिंग, आणि संशोधन व विकास यासाठी  सेमीकंडक्टर क्षेत्रात भारताला 2.5 लाख कोटी रुपयांपेक्षा जास्त गुंतवणुकीचे प्रस्ताव प्राप्त झाले आहेत. त्यात दक्षिण कोरिया व तैवान यांचे प्रस्ताव प्रामुख्याने आहे. येत्या 5 वर्षांत भारत चीनला एक लोकशाही आणि विश्वासार्ह पर्याय म्हणून उभा ठाकणार आहे.