توسع مصانع أشباه الموصلات يولد طلبًا هائلاً على مضخات المواد الكيميائية عالية النقاء
من المتوقع أن تصل المبيعات السنوية لصناعة أشباه الموصلات العالمية إلى 975 مليار دولار أمريكي في عام 2026، وفقًا لشركة «ديلويت». وراء هذا الرقم تكمن عملية بناء بنية تحتية مادية لا يقدرها حق قدرها سوى القليل من خارج صناعة الرقائق: مئات المليارات من الدولارات تتدفق إلى مصانع تصنيع جديدة في جميع أنحاء الولايات المتحدة وأوروبا واليابان وجنوب شرق آسيا. يحتاج كل مصنع من هذه المصانع إلى آلاف المضخات الكيميائية — لتوصيل الأحماض، ونقل الملاط، وتدوير المياه فائقة النقاء، وعمليات التسوية الكيميائية الميكانيكية (CMP).
بالنسبة لمصنعي المضخات والمشترين الصناعيين، يُعد هذا أحد أكبر العوامل الدافعة للطلب المستمر في سوق المضخات الكيميائية في الوقت الحالي.
حجم مشروع التطوير
تنفق شركة TSMC وحدها ما يقدر بنحو 50 مليار دولار أمريكي على النفقات الرأسمالية في عام 2026، مع وجود ستة مصانع مخطط لها أو قيد الإنشاء في أريزونا، وتوسع مستمر في تايوان واليابان وألمانيا. وقد بدأ أول مصنع لها في أريزونا إنتاج رقائق 4 نانومتر بكميات كبيرة في أواخر عام 2024. وسيبدأ المصنع الثاني في تركيب المعدات في الربع الثالث من عام 2026 لإنتاج رقائق 3 نانومتر. وقد بدأ العمل في المصنع الثالث في أبريل 2025 لإنتاج رقائق 2 نانومتر.
TSMC ليست الوحيدة في هذا المجال. فشركات مثل سامسونج وإنتل ومايكرون وجلوبال فوندريز ورابيدوس لديها جميعها مشاريع مصانع قيد التنفيذ. وقد خصص قانون CHIPS الأمريكي أكثر من 52 مليار دولار أمريكي لتحفيز إنتاج الرقائق محليًّا. كما أطلق قانون الرقائق التابع للاتحاد الأوروبي خطوط إنتاج تجريبية ووافق على تمويل بمئات الملايين لمصانع في ألمانيا وجمهورية التشيك والنمسا. وإجمالاً، تم الإعلان عن أكثر من 170 استثمارًا بارزًا في منشآت صناعة الرقائق على مستوى العالم في عام 2025 وحده.
تحتاج كل مصنع رقائق إلكترونية إلى منظومة كاملة من الموردين المتخصصين في الغازات والشركات الكيميائية وموردي المعدات. وتقوم شركة TSMC بتقييم مخاطر سلسلة التوريد لأكثر من 2000 مادة ومركب كيميائي يستخدم في صناعة الرقائق، بما في ذلك المواد المقاومة للضوء، ومواد الحفر، وعوامل التنظيف، والركائز المتخصصة.
لماذا تحتاج مصانع أشباه الموصلات إلى مضخات متخصصة
يتضمن تصنيع أشباه الموصلات استخدام مواد كيميائية قوية في كل خطوة تقريبًا. فحمض الهيدروفلوريك، وحمض الكبريتيك، ومخاليط بيروكسيد الهيدروجين، وهيدروكسيد الأمونيوم، ومذيبات عضوية متنوعة تُستخدم بشكل معتاد في تنظيف الرقائق، والحفر، وإعداد الأسطح. وتؤدي هذه المواد الكيميائية إلى تآكل معظم المعادن بمجرد ملامستها. وأي تلوث جسيمي أو أيوني ناجم عن مكونات المضخة يمكن أن يؤدي إلى إتلاف دفعة كاملة من الرقائق.
وهذا يؤدي إلى مجموعة من متطلبات المضخات التي تتسم بصرامة غير معتادة:
- يجب أن تكون الأجزاء الملامسة للسائل مصنوعة من مواد فائقة النقاء وخاملة كيميائيًا — وعادةً ما تكون من مادة PTFE عالية النقاء أو PVDF أو السيراميك
- يُعد عدم حدوث أي تسرب أمرًا إلزاميًا؛ فحتى تسرب كميات ضئيلة من المواد الكيميائية المستخدمة في العمليات إلى بيئة غرفة الأبحاث أمر غير مقبول
- يجب ألا تتسبب المضخات في أي تلوث معدني — مما يستبعد معظم التصاميم التقليدية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ عند التعرض المباشر للمواد الكيميائية
- غالبًا ما تتطلب دوائر التحكم في درجة الحرارة الخاصة بأدوات المعالجة مضخات مصممة للعمل مع سوائل حرارية في درجات حرارة تحت الصفر ودرجات حرارة عالية على حد سواء
تُعد المضخات ذات المحرك المغناطيسي التكنولوجيا السائدة في أنظمة توزيع المواد الكيميائية المستخدمة في صناعة أشباه الموصلات. ويقضي التصميم الخالي من الأختام على الحاجة إلى الختم الميكانيكي — الذي يُعد المصدر الرئيسي للتلوث والتسرب في المضخات التقليدية. وبالنسبة لوحدات التحكم في درجة الحرارة (TCUs) المستخدمة في أدوات الطباعة الحجرية والترسيب والحفر، مضخات دوامة ذات محرك مغناطيسي تتميز الأجزاء الداخلية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو السيراميك بقدرتها على التعامل مع السوائل الحرارية في نطاق درجات حرارة يتراوح بين -196 درجة مئوية و+400 درجة مئوية دون الحاجة إلى أختام ديناميكية.
تأثير السوق على الطلب على مضخات المواد الكيميائية
ترتبط سلسلة توريد معدات أشباه الموصلات ارتباطًا وثيقًا بالجداول الزمنية لبناء مصانع الرقائق. فعندما تعلن شركة TSMC عن تركيب المعدات في الربع الثالث من عام 2026، يتعين تقديم طلبات شراء المضخات قبل ذلك بشهور. وتؤدي الموجة الحالية من بناء مصانع الرقائق إلى إحداث تأثير تداعيي يمتد عبر سلسلة توريد معالجة السوائل بأكملها.
ومن بين فئات المضخات التي تشهد طلبًا متزايدًا من قطاع أشباه الموصلات: المضخات ذات المحرك المغناطيسي المبطنة بالفلورو بوليمر عالي النقاء لنقل الأحماض والمذيبات، ومضخات القياس الدقيقة لجرعات المواد الكيميائية، ومضخات الدوران المدمجة ذات المحرك المغناطيسي لأنظمة TCU وأنظمة التبريد. بالنسبة لتطبيقات TCU في التحكم الدقيق في درجة الحرارة لأشباه الموصلات، فإن مضخات مثل مضخات Aulank's مضخات الدوامة ذات المحرك المغناطيسي من سلسلة MDH — المصممة لتتحمل درجات حرارة الوسائط من -196 درجة مئوية إلى +400 درجة مئوية، والمزودة بمحامل خزفية من مادة SiC وأكمام عازلة من مادة PEEK — تُستخدم في أنظمة إدارة الحرارة المخصصة لغرف الأبحاث.
إن توسع قطاع أشباه الموصلات ليس عملية تستغرق عامًا واحدًا. وبما أن شركة TSMC تخطط لإنشاء مصانع حتى نهاية العقد الحالي، وبما أن تمويل قانون CHIPS لا يزال قيد التنفيذ، فإن الطلب على المضخات الكيميائية في هذا القطاع سيظل مرتفعًا لسنوات عديدة.
المصادر
- توقعات صناعة أشباه الموصلات لعام 2026 — رؤى ديلويت
- الاستثمارات في سلسلة توريد أشباه الموصلات — SIA
- التقرير السنوي العالمي لمصانع ومرافق الدوائر المتكاملة — هندسة أشباه الموصلات
- إنفاق TSMC الرأسمالي لعام 2026 يقترب من 50 مليار دولار أمريكي — TrendForce
- TSMC تسرع الجدول الزمني لمصنع أريزونا — مجلس أريزونا للتكنولوجيا
