گزارش «فرهیختگان» از نخستین فب میکرو- نانوالکترونیک در ایران در پارک علم و فناوری پردیس با دستگاه‌های ساخت داخل
به گزارش «فرهیختگان»، وقتی حرف از تحقیق و پژوهش و تولیــد مــی‌شــود، عـــوامـل مختلفی باید دست‌به‌دست هم دهند و شرایط مختلفی باید فراهم باشد تا دانشجو و محقق بتواند در شرایطی مناسب و با در اختیار داشتن وسایل، امکانات و دستگاه‌های لازم، مطالعات و آزمایش‌های خود را انجام دهند. در این میان، حوزه الکترونیک به دلیل اهمیت و حساسیت بالایی که دارد، در کشور و در دنیا از اهمیت بالایی برخوردار است. بسیاری از دانشگاه‌های کشور در مقاطع مختلف تحصیلی در رشته‌های الکترونیک و نانوتکنولوژی فعالیت می‌کنند که اغلب از نظر دسترسی به دستگاه‌ها و ماشین‌آلات لازم برای انجام آزمایش‌های تحقیقاتی و زیرساخت‌های لازم تجهیز نیستند و به مرکزی نیاز دارند که بتوانند این آزمایش‌ها و آزمون و خطاها را در آن انجام دهند و گاهی حتی دانشجویان امکاناتی در اختیار ندارند که بتوانند نمونه‌های اولیه تحقیقاتی خود را تولید کنند. برای همین منظور، نخستین آزمایشگاه ویژه تحقیقات و ساخت میکروالکترونیک در کشور با عنوان «فب» ساخته شده است. این مرکز با سرمایه‌گذاری صندوق توسعه فناوری نانو و حمایت معاونت علمی‌وفناوری ریاست‌جمهوری و همکاری‌های صندوق شکوفایی نوآوری در پارک علم‌وفناوری پردیس راه‌اندازی شده است. در‌حقیقت، فب به جایی اطلاق می‌شود که محققان و دانشجویان می‌توانند نمونه اولیه تحقیقات خود را براساس طرح‌های الکترونیک تولید کنند. در بازدید از این فب میکرو- نانوالکترونیک، از قسمت‌های مختلف و اتاق‌هایی که همگی با دستگاه‌های کاملا ایرانی تجهیز شده‌اند، بار دیگر به این نکته رسیدیم که اگر حمایت پشت محققان ایرانی باشد، می‌توانند همگام با دنیا به تحقیق و تولید بپردازند و علاوه‌بر برآوردن نیازهای داخلی، در بحث صادرات هم حرف‌های زیادی برای گفتن داشته باشند.
فرصتی برای دانشجویان و کسب‌وکارهای نوپا
مهدی ضیغمی، مدیرگروه نوآوری و توسعه فناوری ستاد فناوری نانو در توضیح فب میکرو- نانوالکترونیک و اهداف آن در کشور می‌گوید: «زمزمه‌های ساخت فب از سال 93 آغاز شد اما ایده‌های آن از چند سال قبل شکل گرفته بود. به‌طور کلی، فب‌ها در دنیا به‌ویژه در حوزه الکترونیک، برای توسعه کاربردی از آزمایشگاه به سمت کارخانه و مرحله تولید راه‌اندازی می‌شوند. در حوزه‌های الکترونیک، از دستگاه‌های پیشرفته و دستگاه‌هایی که عملا در آزمایشگاه‌های دانشگاه‌ها وجود ندارند، استفاده می‌کنند تا به دانشجویان و شرکت‌های تحقیقاتی و شرکت‌های نوپا و دانش‌بنیان کمک کنند. در تمام دنیا، همه این شرکت‌ها، دستگاه‌ها و امکانات اولیه برای آزمایش‌های خود در فاز اول را به دلیل گران بودن آنها را در اختیار ندارند. درواقع، فب‌ها چنین امکاناتی را فراهم می‌کنند که به شکل‌گیری توسعه فناوری‌های هایتک کمک کنند. این مساله از اهمیت بالایی برخوردار است.
ایران هم فب‌دار شد
او در ادامه تاکید می‌کند که اگر یک کشور بخواهد فناوری هایتک را توسعه دهد، مجبور به تشکیل چنین فب‌هایی است تا به دانشجویان و افراد علاقه‌مند به تحصیل در حوزه‌های هایتک اجازه دهد با چنین دستگاه‌ها و زیرساخت‌های قدرتمندی کار کنند که این، هدف کلی راه‌اندازی فب‌ها در دنیاست. اما ما متاسفانه تاکنون در ایران فب نداشته‌ایم و اگر هم وجود داشته، در حوزه‌های نظامی است که امکان دسترسی افراد عادی به آن هرگز وجود ندارد. پایه‌گذار فب‌ها در جهان، آمریکا و برخی کشورهای اروپایی هستند و از نظر داشتن فب، حرف‌های زیادی برای گفتن دارند. اما این فب‌ها را اگر در منطقه آسیا بخواهیم بررسی کنیم، ژاپن، چین و کره در زمینه داشتن فب‌های الکترونیک پیشرو هستند.»
او می‌گوید: «تنها 300 میلیون دلار برای یک فب دولتی در خارج از سئول در کره هزینه شده است و دستگاه‌های بسیار پیشرفته‌ای که در آنجا وجود دارد از ژاپن و آلمان وارد شده‌اند که در‌اختیار تیم‌های تحقیقاتی و شرکت‌های نوپا قرار گرفته است. این مرکز به حدی پیشرفته است که به تیم‌های R&D شرکت‌های سامسونگ و ال‌جی هم اجازه می‌دهند در زمان‌هایی که دیگر گروه‌ها مشغول فعالیت در فب نیستند، بتوانند تنها برای تولید نمونه اولیه در این مرکز کار کنند. در چین و ژاپن هم به وفور از این قبیل فب‌ها وجود دارد که جدا از مراکز الکترونیک مستقر در شرکت‌هاست و معمولا شرکت‌ها هم به‌طور جداگانه دستگاه‌ها و تجهیزات مجهزی دارند.»
به گفته ضیغمی، در ایران یک فاصله تاریخی در حوزه الکترونیک داشته‌ایم و کار خاصی در این زمینه انجام نداده‌ایم و توسعه و زیرساخت خوبی هم برای انجام کار نداشته‌ایم. دو نفر از استادان دانشگاه‌های تهران و خواجه نصیر طی سال‌های 80 و 90 به دلیل علاقه‌مندی خود شروع به ساخت دستگاه‌هایی کردند و از همین دستگاه‌ها برای رشد دانشجویان خود استفاده کردند.
دستگاه‌ها کاملا وطنی است
مدیرگروه نوآوری و توسعه فناوری ستاد فناوری نانو معتقد است: «فبی که درحال حاضر افتتاح شده، یک فب مقدماتی است و با وجود هزینه‌های زیادی که برای ساخت و راه‌اندازی آن در پی داشته، باید این نکته را در نظر بگیریم که تمام دستگاه‌های موجود در این فب که تولید داخل است ازجمله مزیت‌های آن به‌شمار می‌رود. چنانچه اگر قرار بود از آمریکا وارد شوند، هزینه‌ای که برای خرید یک دستگاه باید پرداخت می‌کردیم، با کل هزینه ساخت این فب و دستگاه‌ها برابری می‌کرد. بنابراین قادر به انجام چنین کاری نبودیم. اما دستگاه‌هایی هم که در این مرکز مستقر شده‌اند، دستگاه‌های بسیار دقیقی هستند که اغلب دستگاه‌های تحریمی هستند که اگر از خارج از کشور هم خریداری می‌شد، قابلیت تعمیر نداشتند. تنها قیمت یکی از دستگاه‌ها به دلار 2 تا 2.5 میلیون دلار قیمت دارد. اما تاکنون حدود 45 میلیارد تومان صرف ساخت و تجهیز دستگاه‌ها شده است که با احتساب نوسانات قیمت دلار در سال‌های اخیر می‌توان این هزینه را حدود 100 میلیارد تومان در نظر گرفت.»
ضیغمی درباره اهمیت احداث فب در کشور می‌گوید: «دانشگاه‌های کشور با بودجه‌هایی که به آنها تعلق گرفته دستگاه‌های زیادی خریداری کرده‌اند و گاهی حتی تا چند100 میلیون دلار دستگاه خریداری شده اما هرگز به این فکر نیفتاده‌اند که یک مجتمع احداث کنند. فب به‌خودی‌خود یک فرهنگ و ساختار است. یک دستگاه شاید در یک آزمایشگاه وجود داشته باشد اما متعلق به یک استاد است و در اختیار یک نفر یا مجموعه قرار نمی‌گیرد. اما برای موفقیت در این عرصه، مدیریت توسعه فناوری در حوزه الکترونیک لازم است که راه‌اندازی این فب، شروع خوب و امیدوارکننده‌ای است. به‌عنوان مثال ما در زمینه تولید سنسورها خوب عمل کرده‌ایم اما در زمینه‌های مختلف الکترونیک بسیار ضعیف بوده‌ایم.»
احساس نیاز گام نخست موفقیت
ضیغمی تاکید می‌کند: «این فب در اولین گام، به ایجاد فرهنگ کمک می‌کند که این امری زمان‌بر است و مدت‌ها باید از آن بگذرد تا دانشجویان و محققان در این مرکز مشغول فعالیت و کار شوند. درواقع، این گام احساس نیاز به پیشرفت و ساخت و توسعه دستگاه‌هاست. تجهیزات و دستگاه‌ها در این فب براساس مدیریتی متمرکز در اختیار یک مجموعه قرار می‌گیرند تا به توسعه فناوری‌های میکروالکترونیک و نانوالکترونیک کمک کند. در این فب، یک نیاز در عرصه بومی شکل گرفته و باید به سراغ ایجاد خط صنعتی آن برویم. تا این نقطه را ایجاد نکنیم، این مساله حل نمی‌شود. ما همیشه مساله را از آخر حل می‌کردیم به‌طوری که اگر سنسوری موردنیاز داشتیم، طراحی آن را به چین سفارش می‌دادیم و خریداری می‌کردیم. اما حالا این زیرساخت فراهم شده که خودمان نیاز کشور را طراحی و تولید کنیم.» به گفته او، این مرکز می‌تواند نقطه شروعی برای دانشگاه‌ها یا مراکز خصوصی باشد که افراد از آن برای تولید استفاده کنند و زمانی که فناوری پیشرفت کرد، به سراغ فب‌های پیشرفته‌تر برویم. ما زمانی که به دانش طراحی برسیم، می‌توانیم اتفاق بزرگی را در این فب رقم بزنیم.
او همچنین درباره اقداماتی که در این فب در دستور کار قرار خواهد گرفت می‌گوید: «در این مرکز می‌توان به سراغ طراحی و ساخت نمونه‌های اولیه سنسورهای ECU و سنسورهای پیشرفته خودرو که ما از ابتدا در برنامه این مرکز گذاشته بودیم که بتوانیم طراحی و تولید برخی سنسورهای خودرو را که وارداتی هستند، در این مرکز آغاز کنیم که البته اینها برنامه‌های اولیه است و باید بعد از استقرار تیم‌های تحقیقاتی، بعد از مدتی خروجی مرکز را بررسی کرد.»
نقش فب در برقراری ارتباط صنعت و دانشگاه
مدیرگروه نوآوری و توسعه فناوری ستاد فناوری نانو می‌گوید: «یکی از بزرگ‌ترین مشکلات دانشگاه‌ها، فقدان دستگاه‌های بسیار معمولی است و جز در معدودی از دانشگاه‌ها نمی‌توان چنین امکاناتی را مشاهده کرد. این فب در فاز نخست به طراحی‌های بومی سنسورها و ادوات و زیرساخت‌های صنعت الکترونیک کمک می‌کند تا امکانات لازم را در‌اختیار دانشجویانی قرار دهد که به دنبال تحقیق در این حوزه هستند. این فب تنها در صنعت low tech کمک نمی‌کند چه بسا بسیاری از سنسورهای تولید شده در این حوزه هستند. درواقع هدف از ساخت این مرکز، دستیابی به فناوری‌هایی است که دسترسی به آنها دشوار است و مزیتی رقابتی در داخل و توان صادراتی برای کشور ایجاد می‌کند.»
او در ادامه تاکید می‌کند که رسانه‌ها نقش بسیار موثری در اطلاع‌رسانی نسبت به وجود چنین فبی در کشور دارند به‌طوری‌که دانشجویان، دانشگاهیان و محققان از وجود چنین مرکزی آگاه باشند تا بتوانند از امکانات این مرکز استفاده کنند.
بزرگ‌ترین فب‌های دنیا
ضیغمی درباره فعالیت بزرگ‌ترین فب‌ها در دنیا می‌گوید: «آمریکا و آی‌مک بلژیک فعال‌ترین فب‌های دنیا را در‌اختیار دارند و چین، ژاپن و کره هم از نظر شرکتی فب‌های بسیار فعالی دارند. فب‌های ژاپن به‌شدت درحال خالی‌شدن است؛ آنها حدود 1.3 میلیارد دلار در حوزه فک‌های نانوالکترونیک خود هزینه کرده‌اند ولی نتوانستند رقابت خود را در مقابل کره و چین حفظ کنند. چین و کره متخصصان ژاپنی را با قیمت‌های بسیار بالاتر جذب خود کردند و علاوه‌بر این، ژاپنی‌ها در سرعت تکنولوژی هم نتوانستند با کره و چین رقابت کنند و این دو عامل عمده، باعث شکست فب‌ها در این کشور به‌شمار می‌رود. فب «آی‌مک» بلژیک سالانه 500میلیون یورو درآمد دارد و این درحالی است که چند میلیارد یورو در این فب هزینه شده است. در کره‌جنوبی هم 6 تا 7 فب چند صدمیلیون دلاری توسط دولت راه‌اندازی شده و چینی‌ها هم در عرصه ساخت فب بسیار فعال عمل می‌کنند و آن را براساس نیازی که دارند، طراحی کرده و فب‌هایی در ابعاد موردنیاز راه‌اندازی می‌کنند.» او اذعان می‌کند که در ایران از نیازسنجی صورت‌گرفته در کشور بسیار عقب هستیم و مشکل ما اینجاست که 20، 30 سال از زمان راه‌اندازی این فب گذشته است. ما حداقل یک‌سال زمان نیاز داریم تا افراد جمع شوند و ترس کار با دستگاه‌های پیشرفته از بین برود تا بتوانیم خروجی موثر کار را ارزیابی کنیم. به‌طور قطع، بعد از شکل‌گیری این مقدمات، نیازهای متعددی ایجاد می‌شود.
فب ایرانی با یک‌سوم هزینه ساخته شد
«فب» مخفف مراکز ساخت الکترونیک است و در فبی که به‌تازگی در ایران راه‌اندازی شده، چهار بخش طراحی و ساخته شده است. اتاق اول، اتاقی است که دستگاه‌هایی برای اندازه‌گیری و مشخصه‌یابی و آنالیز در آن مستقر شده‌اند. اتاق بعدی، اتاق PVD است که لایه نشانی‌ها در فرآیند تولید در آن انجام می‌شود و اتاق سوم، CVD است که بیشتر فرآیندهای واکنش‌های شیمیایی در آن صورت می‌گیرد. اتاق آخر هم لیتوگرافی است. حسین شکی، مدیرعامل شرکت کاراپردیس و مجری و سازنده فب نانوالکترونیک می‌گوید: «ترکیبی از همه این دستگاه‌ها کنار هم تاکنون در هیچ مرکز صنعتی در کشور، جز در موارد نظامی وجود نداشته است. این فب با این هدف شکل گرفت که بتوانیم مرکزی با فعالیت نانوالکترونیک داشته باشیم. مرکزی که از حالت آزمایشگاهی جلوتر بوده و در حالت نیمه‌صنعتی تا صنعتی باشد. درواقع این مرکز برمبنای توسعه فناوری‌ها و شتابدهی فناوری‌های حوزه الکترونیک فعالت می‌کند. در بعضی محصولات هم قابلیت تولید در مقیاس صنعتی را داریم که از آن میان می‌توان به سنسور مپ خودرو و سنسور اکسیژن اشاره کرد. در توسعه فناوری‌های حوزه میکرو و نانوالکترونیک و رساندن به مقیاس نیمه‌صنعتی برنامه‌ریزی‌هایی هم صورت گرفته است. نمونه اولیه این سنسور اکسیژن هم تولید شده و قرار است تولید آن انجام شود.» به گفته او، برای این فب، سه مدل کاری در نظر گرفته شده است که یک در قالب شتاب‌دهنده است و شرکت‌های نوپا می‌توانند در این مرکز کار کنند. مدل دیگر خدماتی است که حتی دانشگاه‌ها می‌توانند طبق نیاز خود از آن استفاده کنند. مدل دیگر هم تولید است که شرکت‌ها با هدف تولید محصول می‌توانند از این فب استفاده کنند. به گفته او، ساخت این فب تاکنون حدود یک‌میلیون دلار هزینه در برداشته است، درحالی‌که کشورهای دیگر با هزینه‌های 30 میلیون دلاری اقدام به ساخت فب می‌کنند.
با تولید دستگاه داخلی می‌توانیم مانع ارزبری شویم
مهدی اکبری، فارغ‌التحصیل دکتری دانشگاه تهران از اعضای این فب و سازنده «میکروسکوپ الکترون روبشی» است که به میکروسکوپ‌های SEM معروف است.
به گفته او، این میکروسکوپ‌ها ابزاری مناسب برای مشاهده ذرات بسیار کوچک با نور در یک محدوده مشخص است. برای مشاهده ذرات بسیار ریزتر به نورهایی نیاز داریم که طول موج کمتری داشته باشند که میکروسکوپ‌های الکترونی این امکان را فراهم می‌کنند. بنابراین ما هم توانستیم با ساخت اسکنر الکتروماکروسکوپ، اسکنری داشته باشیم که پرتو الکترونیکی بسیار نازکی را تولید کرده و این پرتو بعد از اینکه نمونه را جارو می‌کند، همزمان سیگنال بازگشتی از نمونه را ارسال کرده و در تصویر نشان می‌دهد. درحال حاضر نمونه‌ای اولیه از این میکروسکوپ تولید کرده‌ایم. این دستگاه که کاملا ساخت داخل است با هزینه‌ای بسیار مناسب‌تر نسبت به نمونه‌های خارجی تولید شده است. دستگاه مشابه خارجی آن در سال گذشته با دلار 12هزار تومانی حدود 6 میلیارد تومان قیمت داشت اما قیمت فروش دستگاهی که ما موفق به ساخت آن شده‌ایم تنها 50هزار دلار است که در صورت تولید، تا حد زیادی می‌تواند از ارزبری در کشور جلوگیری کند. به گفته اکبری، در اتاق‌های دیگر که به لایه نشانی و لایه‌برداری نامگذاری شده، دستگاه لایه‌نشان و لایه‌بردار (pvd و svd)، کوره و دستگاه لایه‌برداری زدایش قرار دارند که فرآیندهای مختلفی روی مواد انجام می‌شود. در اتاق دیگر هم دستگاه رسوب بخار شیمیایی قرار گرفته که برحسب نیاز، از دستگاه‌ها به‌طور جداگانه یا ترکیبی استفاده می‌شود. اتاق چهارم هم شامل اتاق لیتوگرافی است که به دلیل حساسیتی که این مرحله از کار دارد، تمیزترین اتاق فب محسوب می‌شود. در این اتاق، به دلیل احتمال واکنش مواد، نور اتاق به رنگ زرد در نظر گرفته شده است.
* مترجم: ندا اظهری
مطالب پیشنهادی
