گام‌های استراتژیک ایران درمیکروالکترونیک و عناصر نیمه‌هادی
اقتصاد ایران: دبیر ستاد توسعه فناوری‌های مواد گفت: ذیل برنامه میکروالکترونیک ۱۳ تا ۱۴ اولویت را مشخص کرده‌ایم که یکی از مهم‌ترین آنها، استفاده از منابع ثانویه برای استحصال عناصر نیمه‌هادی است. به عنوان مثال ما در منطقه زابل روی استحصال آنتیموان کار کرده‌ایم.
ﺑﻪ ﮔﺰارش ﺧﺒﺮﮔﺰاری اﻗﺘﺼﺎداﯾﺮان
به گزارش خبرنگار اجتماعی خبرگزاری تسنیم، "مواد و ساخت پیشرفته" یکی از محورهای کلیدی در توسعه فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان است. این حوزه با تمرکز بر تولید مواد پیشرفته و فناوری‌های نوین ساخت، نقش بسزایی در ایجاد ارزش افزوده و کاهش وابستگی به واردات دارد. دکتر مصطفی میلانی، دبیر ستاد توسعه فناوری‌های مواد و ساخت پیشرفته معاونت علمی، در گفت‌وگو با تسنیم به تشریح اهداف و دستاوردهای این ستاد پرداخت و بر اهمیت این حوزه در تحول اقتصادی و صنعتی کشور تأکید کرد.
وی با اشاره به نقش مواد پیشرفته در صنایع مختلف، از جمله فولاد، نفت، گاز، پتروشیمی و میکروالکترونیک، توضیح داد که چگونه فناوری‌های نوین می‌توانند مواد خام را به محصولاتی با ارزش افزوده بالا تبدیل کنند. به عنوان مثال، تبدیل فولاد ساختمانی به آلیاژهای پیشرفته یا تولید پودرهای فلزی برای استفاده در پرینترهای سه‌بعدی، نمونه‌هایی از این دست هستند. این فرایندها نه تنها باعث کاهش وابستگی به واردات می‌شوند، بلکه زمینه‌ساز ایجاد کسب‌وکارهای نوین و اشتغال‌زایی برای نیروهای متخصص هستند.
با توجه به اهمیت این حوزه در توسعه فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان، در خبرگزاری تسنیم میزبان دکتر مصطفی میلانی؛ دبیر ستاد توسعه فناوری‌های مواد و ساخت پیشرفته معاونت علمی فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان ریاست جمهوریبودیم. در ادامه بخش اول این مصاحبه را از نظر می‌گذرانید:
تسنیم: ستاد توسعه فناوری‌های مواد و ساخت پیشرفته در چه حوزه‌هایی فعالیت می‌کند؟
ستاد توسعه فناوری‌های مواد و ساخت پیشرفته از جمله ستادهای اولیه معاونت علمی بود که تشکیل شد. در دوره‌ای، این ستاد با ستاد لیزر، فوتونیک و اپتیک ادغام شد و تحت عنوان ستاد مواد، فوتونیک و لیزر فعالیت خود را ادامه داد که در آن زمان دکتر لطیفی مسئولیت آن را برعهده داشت. سپس در دوره دکتر دهقانی، تفکیک این ستاد عملیاتی شد و ستاد مواد و ساخت پیشرفته به صورت مستقل به کار خود ادامه داد تا به امروز که بنده در این سمت خدمت می‌کنم.
در حال حاضر، تمرکز ستاد بر دو حوزه اصلی مواد و ساخت پیشرفته است. این ستاد تمامی حوزه‌هایی را پوشش می‌دهد که در آنها فناوری‌های مرتبط با مواد شیمیایی، فلزی، پلیمری و فرایندهای پردازش این مواد منجر به ایجاد کسب‌وکارهای نوین می‌شود. به عنوان مثال، در کشور شرکت‌های فولادسازی متعددی مانند ذوب‌آهن فعالیت می‌کنند. در این حوزه، دو رویکرد اصلی وجود دارد: یکی تولید فولاد ساختمانی و دیگری استفاده از فرایندهای پیشرفته برای تبدیل فولاد به آلیاژهای با ارزش افزوده بالا. این آلیاژها اگرچه به مقدار کم تولید می‌شوند، اما ارزش افزوده آنها 10 تا 15 برابر فولاد خام است. این یکی از حوزه‌هایی است که ستاد مواد و فناوری‌های پیشرفته می‌تواند در آن نقش‌آفرینی کند.
به عنوان مثال دیگر، فولاد ساختمانی را می‌توان با استفاده از فرایندهای پیشرفته به پودری خاص تبدیل کرد که در پرینترهای سه‌بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فرایند، ماده‌ای باارزش متوسط را به محصولی با ارزش افزوده بسیار بالا تبدیل می‌کند. این اتفاق در بسیاری از حوزه‌های دیگر نیز قابل تکرار است. به عنوان نمونه، در حوزه نفت، گاز و پتروشیمی، واحدهای تولید متانول وجود دارند. متانول در حال حاضر ماده‌ای با ارزش افزوده پایین است و تنها هزینه‌های تولید خود را پوشش می‌دهد. در حالی که ایران یکی از تولیدکنندگان متانول با کیفیت در جهان است، اگر بتوانیم حلقه‌های بعدی فرایندهای ارزش‌آفرینی را ایجاد کنیم، می‌توانیم از این ماده در صنایع پیشرفته‌تر استفاده کنیم و ارزش افزوده قابل توجهی ایجاد کنیم.
در گذشته، حمایت از شرکت‌های فعال در حوزه چاپ سه‌بعدی و فرایندهای ساخت افزایشی در اولویت‌های ستاد قرار داشت. خوشبختانه با حمایت‌های انجام‌شده، چند شرکت موفق در این حوزه شکل گرفتند که مواد پلیمری، سرامیکی و فلزی را با استفاده از فناوری‌های جدید ساخت به محصولات با ارزش افزوده بالا و حوزه توسعه فناوری تبدیل می‌کنند.
همچنین، ستاد از ایجاد زنجیره‌های ارزشی در حوزه مواد معدنی حمایت می‌کند. به عنوان مثال، ایران منابع غنی از عناصر کمیاب مانند آلومینای گاما دارد. این مواد می‌توانند در تولید شمش‌های آلومینیوم یا آلومینیوم آلفا مورد استفاده قرار گیرند و سپس این آلومینیم آلفا به قطعات سرامیکی یا لاینرهای ضدسایش در صنایع سنگین تبدیل شوند. این مثال واقعی است و این زنجیره ارزش پس از چند سال تلاش در ستاد مواد تکمیل شده و امروز ما می‌توانیم از صادرات آن ماده معدنی خام جلوگیری کرده و به جای آن محصولات با ارزش افزوده بالا صادر کنیم.
این مثال‌ها نشان‌دهنده تلاش‌های ستاد برای توسعه فناوری‌های پیشرفته در حوزه مواد و ساخت است که منجر به ایجاد ارزش افزوده و رشد اقتصادی در کشور می‌شود.
تسنیم: چه اقداماتی می‌توان برای استحصال عناصر باارزش از باطله‌های معدنی انجام داد و چگونه این فرایندها می‌توانند به اقتصاد کشور کمک کنند؟
برخی مواد خام که در حال حاضر به میزان زیادی صادر می‌شوند، برای تولید آلومینیوم استفاده می‌شوند. اما به جای اینکه تنها به تولید آلومینیوم بسنده کنیم، می‌توانیم با انجام فرایندهای پیشرفته‌تر، ارزش این مواد را به‌طور چشمگیری افزایش دهیم. نکته کلیدی در این زمینه، دانش‌بنیان بودن این فرایندهاست. برای مثال، ایجاد یک پلنت تولید آلومینیوم نیازمند سرمایه‌گذاری بسیار سنگین و عموماً دولتی است، در حالی که با سرمایه‌گذاری کمتر اما با تکیه بر توان علمی و فناوری‌های پیشرفته، می‌توان ارزش افزوده بالاتری ایجاد کرد و اشتغال‌زایی را به سمت افراد تحصیل‌کرده و با توانمندی علمی بالا سوق داد. این اتفاق اگر رخ دهد، ارزش آن بسیار بیشتر خواهد بود.
بسیاری از معادن ما دارای باطله‌هایی هستند که حاوی عناصر باارزشند. اما به دلایلی مانند نداشتن دانش فنی، نبود تجهیزات لازم یا عدم وجود تیم‌های فناور، این مواد معمولاً در معادن یا شرکت‌های استحصال فلزات دپو می‌شوند. یکی از اولویت‌های ما در ستاد، ایجاد ارتباط بین شرکت‌های توانمند برای استحصال این عناصر باارزش از باطله‌هاست. این باطله‌ها ممکن است ارزش پایینی داشته باشند، اما با انجام فرایندهای فرآوری و افزایش خلوص عناصر موجود در آنها، می‌توان ارزش افزوده قابل توجهی ایجاد کرد. این فرایندها نیز کاملاً دانش‌بنیان هستند و در حوزه فعالیت‌های ستاد مواد قرار می‌گیرند.
ما در حوزه صنایع بالادست نفت، گاز و پتروشیمی می‌توانیم اقدامات مؤثری انجام دهیم. همچنین در حوزه صنایع بالادستی مانند فولاد، مس، آلومینیوم و دیگر فلزات تولیدی کشور، می‌توانیم از فرایندهای پیشرفته ساخت و فرآوری حمایت کنیم. یکی از حوزه‌های مهمی که سال‌ها در کشور مغفول مانده، سرامیک‌های پیشرفته است. عموم مردم سرامیک را به عنوان سرامیک دیوار و کف می‌شناسند، اما دانش سرامیک‌های پیشرفته دانش مهمی است که در دنیا ارزش افزوده بسیار بالایی ایجاد می‌کند. در این دوره، ما تلاش کرده‌ایم روی توسعه سرامیک‌های پیشرفته کار کنیم و تیم‌های متخصص در این حوزه را تقویت کنیم.
در صنایع نفت و گاز، از قطعات سرامیکی ضد سایش و سیرینگ‌ها استفاده می‌شود. در صنایع پتروشیمی و میکروالکترونیک نیز کاربردهای خاصی برای سرامیک‌های پیشرفته وجود دارد. حتی لاینرهایی که پیش‌تر به آنها اشاره کردم، کاملاً سرامیکی هستند و ساخت آنها ابعاد پیچیده‌ای دارد. ما در ستاد تلاش کرده‌ایم تا به توسعه این حوزه‌ها کمک کنیم.
شنبه طبق ابلاغ از سوی معاون محترم علمی، نام ستاد به "اقتصاد دانش‌بنیان و ساخت پیشرفته" تغییر یافته است. اما به هر حال، حوزه توسعه فناوری‌های مواد و ساخت پیشرفته سال‌ها در کشور مغفول مانده و چالش‌های اقتصادی نیز در این حوزه وجود دارد. به نظر من، هر دو حوزه توسعه فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان جذابیت‌های خاص خود را دارند و ستاد می‌تواند در هر دو زمینه فعالیت مؤثری انجام دهد.
برنامه‌های ستاد مواد و ساخت پیشرفته در حوزه میکروالکترونیک چیست؟
در معاونت علمی، ذیل برنامه میکروالکترونیک، سه ستاد اصلی درگیر هستند: ستاد نانو، ستاد مواد و ستاد اقتصاد دیجیتال. هر یک از این ستادها در حوزه‌های خاصی از میکروالکترونیک متمرکز شده‌اند. ستاد نانو بیشتر در حوزه ساخت تجهیزات میکروالکترونیک فعالیت می‌کند، زیرا این حوزه نیازمند تجهیزات پیشرفتهای مانند لیتوگرافی و سیستم‌های PVD و CVD است. ستاد مواد نیز بر خالص‌سازی مواد و ساخت تک‌بلورها تمرکز دارد، چرا که مواد نیمه‌هادی با خلوص بالا، مانند سیلیکون 9N (با خلوص 99.9999999 درصد)، برای ساخت چیپ‌ها ضروری هستند.
در حوزه میکروالکترونیک، حدود 10 تا 14 عنصر نیمه‌هادی وجود دارد که به صورت خالص یا ترکیبی استفاده می‌شوند. فرایند تولید این مواد شامل مراحل استحصال، خالص‌سازی و ساخت تک‌بلورهاست. تقریباً 99 درصد مواد مورد استفاده در میکروالکترونیک، تک‌بلورها هستند. پس از ساخت تک‌بلورها، فرایندهای فرآوری مانند برش، پولیش و اندازه‌گیری ویژگی‌های مواد انجام می‌شود. همچنین، عملیات‌های از جمله لایه‌نشانی و دوپینگ برای آماده‌سازی مواد جهت ساخت چیپ‌ها ضروری است. این فرایندها در ستاد مواد هدایت می‌شوند. از سوی دیگر، ستاد اقتصاد دیجیتال مسئولیت پیگیری مسائل اقتصادی مرتبط با تولید چیپ‌ها را بر عهده دارد.
ما ذیل برنامه میکروالکترونیک 13 تا 14 اولویت را مشخص کرده‌ایم که یکی از مهم‌ترین آنها، استفاده از منابع ثانویه برای استحصال عناصر نیمه‌هادی است. به عنوان مثال، ژرمانیوم عمدتاً از باطله‌های معادن سرب، روی، زغال‌سنگ و کک استخراج می‌شود. در همین راستا، ما در منطقه زابل روی استحصال آنتیموان کار کرده‌ایم و با تیم‌های فناور همکاری می‌کنیم تا فرایندهای خالص‌سازی را پیش ببریم. در حوزه سیلیکون نیز چند شرکت توانمند در کشور وجود دارند که در معاونت علمی کمک گرفته می‌شود که در زنجیره تولید سیلیکون، از استحصال سیلیس از معادن تا تولید سیلیکون متال و خالص‌سازی آن، فعالیت می‌کنند.
"سیلیکون خالص" پایه و اساس ساخت تمام چیپ‌های دنیاست. برای ساخت یک تراشه، ابتدا باید ویفر سیلیکونی با خلوص بالا تولید شود. سپس با استفاده از فرایندهای لیتوگرافی، مدارهای الکترونیکی روی آن ایجاد می‌شوند. امروزه تراشه‌ها در ابعاد نانومتری، مانند 4 نانومتر، ساخته می‌شوند. برای این کار، علاوه بر بستر سیلیکونی، مواد فتوزیست و تجهیزات پیشرفتهای نیاز است که بتوانند نور را در ابعاد نانومتری کانالیزه کنند. این زنجیره کامل، از رشد تک‌کریستال سیلیکون تا طراحی مدار، ساخت چیپ، بسته‌بندی و برنامه‌دهی به آن، نیازمند هماهنگی و پیشرفت در حوزه‌های مختلف فناوری است تا بتوانیم آی سی بسازیم.
ما در ستاد مواد و ساخت پیشرفته تلاش می‌کنیم تا با حمایت از شرکت‌ها و تیم‌های فناور، این زنجیره ارزش را در کشور تکمیل کنیم و به خودکفایی در حوزه میکروالکترونیک نزدیک‌تر شویم.
تسنیم: چه بخشی از برنامه میکروالکترونیک برعهده ستاد مواد و ساخت پیشرفته است؟
در حوزه میکروالکترونیک، بخش مواد بر عهده ماست. بسترهای مختلفی در این حوزه استفاده می‌شوند؛ از جمله سیلیکون که در ساختار چیپ‌ها کاربرد دارد، ای‌ان‌اس‌بی (InSb) که در دتکتورها استفاده می‌شود، و گالیوم آرسناید (GaAs) که یکی از پرکاربردترین بسترها در میکروالکترونیک است. اگر این مواد و تجهیزات را نداشته باشید، کاملاً وابسته خواهید بود و فروشنده‌ها نیز از این وابستگی آگاهند.
در حال حاضر، دو شرکت در کشور "سیلیکون متال" را در ابعاد محدود تولید می‌کنند، اما فرایند تبدیل سیلیکون متال به سیلیکون با خلوص بسیار بالا هنوز در کشور انجام نمی‌شود و اگر شرکتی در این حوزه فعالیت می‌کند، خوشحال می‌شویم آن را معرفی کنند. فرایند رشد بلور سیلیکون در کشور آغاز شده و شرکت‌هایی هستند که این کار را انجام می‌دهند. پس از آن، فرایندهای لیتوگرافی در خارج از کشور انجام می‌شود، اما طراحی چیپ‌ها در داخل کشور صورت می‌گیرد. پس از آماده‌سازی چیپ‌ست‌ها، فرایند پکیجینگ در داخل کشور انجام می‌شود و ما خط تولید پکیجینگ داریم. برخی شرکت‌های داخلی نیز سنسورهای مورد نیاز خود را تولید می‌کنند. مرحله بعدی، برنامه‌نویسی و طراحی کاربردی مدارهای مجتمع است که در حوزه اقتصاد دیجیتال پیگیری می‌شود.
تسنیم: ما چند شرکت ذیل حوزه ستادی شما فعالیت می‌کنند؟
تعیین تعداد دقیق شرکت‌هایی که با ستاد مواد همکاری می‌کنند، دشوار است. به عنوان مثال، شرکت فولاد مبارکه در حوزه تولید فولاد فعالیت می‌کند و از نظر فنی در حوزه متالوژی قرار می‌گیرد، اما لزوماً در حوزه مواد پیشرفته طبقه‌بندی نمی‌شود، زیرا فولاد خام تولید می‌کند. با این حال، شرکت‌های زیادی در حوزه نفت، گاز و پتروشیمی با ما همکاری می‌کنند. به عنوان مثال، شرکت‌هایی هستند که شیرآلات خاص حوزه صنعت نفت و گاز تولید می‌کنند که این کاملاً آلیاژسازی است و در حوزه شکل‌دهی و فناوری‌های مبتنی بر ساخت فعالیت دارند. این شرکت‌ها با ما در ارتباطند و از آنها حمایت شده است. اگر بخواهیم تخمینی بزنیم، احتمالاً بیش از 1000 شرکت درحوزه‌های مرتبط زنجیره ارزش مواد و ساخت پیشرفته به صورت دانش‌بنیان فعالیت می‌کنند. آمار دقیق شرکت‌هایی که گواهی دانش‌بنیانی گرفته‌اند، در دسترس است و می‌توانیم آن را ارائه دهیم.
این شرکت‌ها به دلیل فعالیت در صنایع بالادستی مواد، نقش مهمی در تحول اقتصادی ایفا می‌کنند.
به عنوان مثال در حوزه ستاد شرکت‌های تولیدکننده کاتالیست‌ها برای صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، نمونه‌ای از این دست هستند که تأثیر قابل توجهی در این صنایع دارند.در حال حاضر، سه تا چهار شرکت با سرمایه‌های حدود 10 تا 15 میلیارد تومان در حوزه کاتالیست‌ها فعالیت می‌کنند و پیشرفتهای خوبی در این زمینه حاصل شده است. یکی از برنامه‌های موفق ستاد نانو، پیگیری موضوع کاتالیست‌ها در صنعت پتروشیمی بود که منجر به ایجاد شرکت‌های توانمند و تأمین نیازهای این صنعت در کشور شد.
کاتالیست‌ها در صنعت پتروشیمی از اهمیت بالایی برخوردارند. این کاتالیست‌ها معمولاً پایه سرامیکی دارند و عناصر باارزشی مانند پلاتین، ایریدیم و کبالت روی این پایه‌ها استفاده می‌شوند تا کاتالیستی ایجاد شود. دو موضوع کلیدی در این حوزه وجود دارد: اول، خالص‌سازی و تولید این عناصر باارزش که ارزش افزوده فلزی بالایی دارند، و دوم، بازگردانی این عناصر به چرخه تولید پس از پایان عمر کاتالیست‌ها. وقتی یک کاتالیست مستعمل می‌شود، باید بتوانیم عناصر سنگین و باارزش آن را استحصال کرده و دوباره به خط تولید بازگردانیم.
در ستاد مواد، طرح‌های بسیار خوبی در این زمینه آغاز شده و شرکت‌های فعالی در حال کار روی آنها هستند. به عنوان مثال، یکی از این شرکت‌ها که خود تولیدکننده کاتالیست است، با کمک ما خط تولیدی ایجاد کرده که می‌تواند کاتالیست‌های مستعمل را بازیابی کند، عناصر باارزش آن را تفکیک نماید و دوباره در تولید کاتالیست‌های جدید از آنها استفاده کند. این اقدامات ارزش اقتصادی قابل توجهی دارند و به نظر من بسیار ارزشمند هستند.
پایان بخش اول
انتهای پیام/