रेत से पैकेज तक एक चिप: नोड, फैब और इंडिया सेमीकंडक्टर मिशन

प्रारंभिक और मुख्यइस पर समसामयिकी: सेमीकंडक्टर, कंप्यूटिंग हार्डवेयर और डेटा सेंटर

चिप शुद्ध सिलिकॉन का एक टुकड़ा है, जिस पर अरबों ट्रांज़िस्टर (transistor), यानी धारा को आगे जाने देने या रोकने वाले स्विच, प्रकाश द्वारा छापे जाते हैं। इस श्रृंखला की पाँच कड़ियाँ हैं: रेत से परिष्कृत पॉलीसिलिकॉन, जिसे खींचकर इनगॉट (ingot) बनाया और वेफरों में काटा जाता है; डिज़ाइन, जहाँ कोई कंपनी सॉफ़्टवेयर में परिपथ लिखती है; फैब्रिकेशन, जहाँ कोई फैब (fab) फोटोलिथोग्राफी (photolithography) द्वारा डिज़ाइन को परत दर परत छापता है; असेंबली, परीक्षण, मार्किंग और पैकेजिंग, जहाँ वेफर को काटा जाता है और हर डाई (die) को तारों से जोड़कर सील किया जाता है; और वह बोर्ड जिस पर तैयार चिप लगती है। 3 या 2 नैनोमीटर जैसा नोड एक पीढ़ी का नाम है, कोई मापी गई लंबाई नहीं, और हर पीढ़ी को अधिक महँगा फैब चाहिए। भारत दुनिया की चिपों का पाँचवाँ हिस्सा डिज़ाइन करता है और, जब तक उसका पहला वाणिज्यिक फैब नहीं चलता, केवल वही बनाता है जो मोहाली स्थित सरकार का पुराना फैब बना सकता है; इसे बदलने के लिए इंडिया सेमीकंडक्टर मिशन (India Semiconductor Mission) किसी संयंत्र की लागत का 40, 35 या 25 प्रतिशत देता है।

• कारोबारी मॉडल: एकीकृत उपकरण निर्माता (integrated device manufacturer) डिज़ाइन भी करता है और फैब्रिकेशन भी (Intel, Samsung); Fabless कंपनी डिज़ाइन करती है और निर्माण बाहर से कराती है (Qualcomm, Nvidia, अधिकांश भारतीय डिज़ाइन कंपनियाँ); फाउंड्री (foundry) दूसरों के लिए फैब्रिकेशन करती है (TSMC, जो सबसे उन्नत चिपों का लगभग नौ दसवाँ भाग बनाती है); आउटसोर्स्ड असेंबली और परीक्षण (outsourced assembly and test) फर्म पैकेजिंग करती है। डिज़ाइन में भारत के इंजीनियर हैं; फैब्रिकेशन में पैसा और अड़चनें हैं।
• वे अड़चनें जिनका नाम प्रश्न में आता है: चरम पराबैंगनी लिथोग्राफी मशीनें, जो केवल ASML बनाती है; ताइवान और दक्षिण कोरिया में उन्नत फैब्रिकेशन; दो कोरियाई कंपनियों की हाई बैंडविड्थ मेमोरी; उन्नत पैकेजिंग, जो अपने अलग विषय पर है; और 2022 से संयुक्त राज्य अमेरिका द्वारा चीन जाने वाली उन्नत चिपों और उपकरणों पर लगाए गए निर्यात नियंत्रण, जिसके कारण चिप अब विदेश नीति का विषय हैं। संयुक्त राज्य अमेरिका का 2022 का CHIPS अधिनियम और यह मिशन दो देशों में एक ही उत्तर हैं: फैब को आने के लिए पैसा दो।
• इंडिया सेमीकंडक्टर मिशन: दिसंबर 2021 में ₹76,000 करोड़ के साथ स्वीकृत, यह फैब, डिस्प्ले फैब, यौगिक अर्धचालक (compound semiconductor) और पैकेजिंग संयंत्रों को उनकी आधी लागत देता था, और सेमीकॉन 2.0 (Semicon 2.0), सितंबर 2026 से ₹1,27,500 करोड़, अब 40, 35 या 25 प्रतिशत देता है, और राज्य इसमें और जोड़ता है, तथा डिज़ाइन कंपनियों को डिज़ाइन लिंक्ड प्रोत्साहन (Design Linked Incentive) के माध्यम से धन देता है; स्वीकृत परियोजनाएँ और उनकी तिथियाँ सेमीकॉन इंडिया कार्यक्रम (Semicon India Programme) वाले विषय पर हैं, और मोहाली स्थित सेमीकंडक्टर प्रयोगशाला (Semiconductor Laboratory) सरकार का अपना पुराना फैब है। किसी फैब को बनने में चार से पाँच वर्ष लगते हैं और फिर काम करने वाली चिपें बनाना सीखने में एक वर्ष, जिसे उद्योग के भविष्य वाला विषय समझाता है।
• चिपों पर चलने वाली कंप्यूटिंग: सेंट्रल प्रोसेसिंग यूनिट (central processing unit) एक काम तेज़ी से करती है, ग्राफिक्स प्रोसेसिंग यूनिट (graphics processing unit) हज़ारों काम एक साथ करती है, इसीलिए किसी कृत्रिम बुद्धिमत्ता (artificial intelligence) मॉडल के प्रशिक्षण में इनकी दसियों हज़ार इकाइयाँ चाहिए; सुपरकंप्यूटर को प्रति सेकंड फ्लोटिंग पॉइंट संक्रियाओं (floating point operations) में मापा जाता है, और 2015 का राष्ट्रीय सुपरकंप्यूटिंग मिशन (National Supercomputing Mission) भारत के सुपरकंप्यूटर बनाता है; डेटा सेंटर को मेगावाट में मापा जाता है, और उसकी बिजली और पानी अपने अलग विषयों पर हैं।
• खुले आर्किटेक्चर: निर्देश समुच्चय (instruction set) वह शब्दावली है जिसे कोई चिप समझती है; RISC V एक निःशुल्क निर्देश समुच्चय है, और भारत के Shakti तथा Digital India RISC V प्रोसेसर इसी पर बने हैं, ताकि किसी डिज़ाइन को Arm या x86 का लाइसेंस न लेना पड़े।

मुख्य परीक्षा: फैब कोई कारखाना नहीं बल्कि एक दशक है: बनाने में चार वर्ष, उपज (yield) तक पहुँचने में एक वर्ष, और अग्रणियों से एक पीढ़ी पीछे बने रहने के लिए निरंतर पुनर्निवेश; इसलिए मिशन की परीक्षा पहला संयंत्र नहीं, बल्कि यह है कि क्या दूसरा और तीसरा संयंत्र हर बार सब्सिडी के बिना आते हैं।

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