כולם מדברים על שבבים - אבל מה זה בעצם?

שבבים נמצאים תמיד בכותרות - החברות הכי חמות בשוק מתעסקות בהם. אנבידיה מזנקת לשווי עתק בגלל הביקוש לשבבי ה-AI שלה, טייוואן הפכה למוקד גיאופוליטי בגלל מפעלי השבבים, סין וארה"ב במלחמת שבבים. אבל מה זה בעצם "שבב"? למה הוא כל כך חשוב? למה הוא כל כך יקר, מורכב ואסטרטגי? ומה הופך את תעשיית השבבים לאחת התעשיות הכי רגישות, מתוחכמות ורווחיות בעולם?

ובכן, שבב הוא רכיב אלקטרוני זעיר, שמכיל למעשה מיליונים ואפילו מיליארדים של טרנזיסטורים. מה זה טרנזיסטור? אפשר לחשוב עליו כמו על מתג קטן מאוד - כזה שמאפשר לחשמל לזרום או לא לזרום. בעזרת מיליארדי מתגים כאלה, אפשר לבנות מכונות חישוב המסוגלות לבצע משימות מתקדמות מאוד - חשוב, גרפיקה, בינה מלאכותית, עיבוד קול, ניהול חיישנים ועוד ועוד.

במילים פשוטות: השבב הוא "המוח" של כל מכשיר אלקטרוני מודרני - מטלפון נייד, דרך מברשת שיניים חשמלית ועד לוויינים בחלל. כמעט כל דבר שיש בו טכנולוגיה חכמה, פועל בזכות שבבים. הם קטנים, דקים כמו ציפורן, אבל טומנים בחובם עוצמה חישובית שלא הייתה קיימת אפילו במחשבים של נאס"א לפני כמה עשורים.

שבב הוא ה-"המוח"

שבב עשוי לרוב מחומר שנקרא סיליקון שזה סוג של חול שעבר תהליך טיהור ועיבוד מורכב במיוחד. הסיליקון הוא "מוליך למחצה", כלומר, הוא יודע להעביר חשמל, אבל לא תמיד. אפשר לשלוט בו. זו תכונה קריטית כדי לבנות רכיבים לוגיים, כאלה שמבצעים חישובים, השוואות והחלטות דיגיטליות.

• הישראליות שנהנות מהביקוש הגובר לשבבים
• הגבלות היצוא לסין מורידות את יצרניות ציוד השבבים
• המלצת המערכת: כל הכותרות 24/7

התהליך שבו מייצרים שבב הוא אחד המורכבים בעולם. הוא מתרחש בחדרים נקיים יותר מחדר ניתוח, עם טמפרטורות ולחות מבוקרות, ובציוד שמחירו מאות מיליוני דולרים. לוח דק מאוד של סיליקון (כמו דיסקית שקופה) עובר עשרות שלבים - מדפיסים עליו דפוסים מיקרוסקופיים בעזרת לייזרים ואור אולטרה־סגול, מטמיעים בו חומרים, צורבים שכבות, חותכים, בודקים, עוטפים - ורק אז מקבלים את מה שנראה כמו חתיכה קטנה של פלסטיק שחור עם רגליים. מתוך אלפי השבבים שנחתכים מכל דיסקית - רק חלק עובר את כל הבדיקות בהצלחה. דרוש דיוק של ננומטרים, מיליארדית המטר. 

אז למה כולם מדברים על שבבים עכשיו? קודם כל - כי הביקוש אליהם זינק בצורה חסרת תקדים. העולם כולו הופך דיגיטלי יותר: מכוניות הופכות למחשבים על גלגלים, מכשירים ביתיים מתחברים לאינטרנט, והכי חשוב - הבינה המלאכותית נכנסת כמעט לכל תחום.

שבב הוא ה-"המשאב"

כדי להפעיל מודלים כמו GPT של OpenAI, מערכות ראייה ממוחשבת, או רובוטים חכמים - צריך כוח חישוב עצום. את זה מספקים שבבים מיוחדים, בעיקר שבבים גרפיים (GPU) כמו אלה שאנבידיה מייצרת. והם לא רק נדירים - הם גם יקרים מאוד, צורכים הרבה חשמל ודורשים קירור מתוחכם. לכן, ככל שהטכנולוגיה מתקדמת, כך עולה הצורך בשבבים חזקים יותר, יעילים יותר והרבה מהם.

• פרס נובל בפיסיקה לשלושה חוקרים בתחום הקוואנטים - מה הם גילו ואיך זה מקדם את המהפכה?
• OpenAI משיקה את Sora 2 ומאיימת על הוליווד; האם כל אחד יכול להיות במאי?
• תוכן שיווקי צברתם הון? מה נכון לעשות איתו?

הדבר השני שגרם לשבבים להפוך לשיחת היום הוא העובדה שרוב הייצור שלהם מרוכז במקום אחד: טייוואן. חברת TSMC הטייוואנית מייצרת יותר מ-90% מהשבבים המתקדמים בעולם. המשמעות, כל מתיחות בין סין לארה"ב, כל רעידת אדמה באסיה, או כל שיבוש בשרשרת האספקה עלול להשפיע על הכלכלה העולמית כולה.

מכאן, השבב הפך למשהו הרבה יותר מסתם רכיב. הוא סמל לעוצמה תעשייתית, טכנולוגית, צבאית. הוא משאב אסטרטגי. מדינות משקיעות עשרות מיליארדים כדי להקים מפעלים מקומיים. הן לא רוצות להיות תלויות באחרים. ולכן, בשנים האחרונות, הפך שבב הסיליקון הקטן לאחת הסוגיות הגדולות ביותר של המאה ה-21.

תעשיית השבבים וישראל

ישראל נחשבת למעצמה בתכנון שבבים ובחדשנות בתחום. עשרות חברות שבבים פועלות כאן - ובהן כמה בולטות במיוחד: טאואר סמיקונדקטור המתמחה בייצור שבבים אנלוגיים ומפעילה מפעל במגדל העמק, נובה המספקת מערכות מדידה קריטיות לתחום הבקרה, קמטק המובילה בתחום מערכות הבדיקה האופטיות, וסיוה המתמחה בפיתוח קניין רוחני לתכנון שבבים.

אנבידיה מצדה הרחיבה את פעילותה בישראל באופן דרמטי. כבר כיום, יותר מ-10% מכוח האדם הגלובלי של החברה יושב בישראל - נתון מדהים בהתחשב בגודל האוכלוסייה. מרכז הפיתוח המקומי הפך לאחד המרכזיים שלה, והיא מתכננת להכפיל את מצבת העובדים בשנים הקרובות. מדובר באות אמון חסר תקדים בתעשייה המקומית.

לעומתה, אינטל - שבעבר נחשבה לשחקן המרכזי בתחום בארץ, מתכווצת היום. לאחר עשורים של השקעה והובלה, כולל הקמת מפעל בקריית גת והשקעות עתק, אינטל מצמצמת חלק מהיקפי ההשקעות המתוכננים בישראל, בעיקר בשל שיקולי עלות גלובליים ומיקוד מחדש.

שאלות ותשובות על שבבים

למה מדברים על שבבים דווקא עכשיו?

בעשור האחרון חלה עלייה חדה בביקוש לשבבים עקב התחזקות התחום הדיגיטלי, הצמיחה בבינה מלאכותית, האינטרנט של הדברים והרכב החכם. מגפת הקורונה האיצה עוד יותר את המעבר לעולם מחובר, מה שיצר מחסור עולמי והפך את השבבים לנושא כלכלי ואפילו פוליטי.

כמה זמן לוקח לפתח ולייצר שבב?

תכנון שבב יכול להימשך בין שנה לשלוש שנים, תלוי במורכבות. לאחר מכן, שלב הייצור אורך מספר חודשים, מהתכנון ועד לאספקה, מדובר בתהליך ארוך, רווי בדיקות ואישורים.

כמה עולה לייצר שבב אחד?

העלות תלויה בטכנולוגיה. שבב פשוט עולה אגורות בודדות, אך שבבי בינה מלאכותית מתקדמים כמו H100 של אנבידיה עולים אלפי דולרים ליחידה, לא כולל העלות של הקמת המפעל.

מה זה ננומטרים ולמה זה חשוב?

ננומטר הוא מיליארדית המטר. ככל שהשבבים מיוצרים בגודל ננומטר קטן יותר, כך אפשר להכניס יותר טרנזיסטורים על שטח קטן, מה שמעלה ביצועים, חוסך חשמל ומאפשר חדשנות טכנולוגית.

אז מה זה שבב - ממש בפשטות?

השבב הוא לוח זעיר המורכב ממיליוני טרנזיסטורים, שפועלים כמפסקים חשמליים זעירים. יחד הם יוצרים מערכת המסוגלת לבצע חישובים, לאחסן מידע ולהניע את כל הפעולות שמחשבים מבצעים.

מה ההבדל בין שבב למעבד?

כל מעבד הוא שבב, אבל לא כל שבב הוא מעבד. יש שבבים ייעודיים לגרפיקה, לתקשורת, לזיכרון ועוד. המעבד (CPU) הוא השבב המרכזי שמריץ את התוכנות ומנהל את המחשב.

מה זה מוליך למחצה?

מוליך למחצה הוא חומר כמו סיליקון, שלא מעביר חשמל תמידית אלא מאפשר שליטה. זה קריטי כדי לבנות רכיבים דיגיטליים שמבוססים על הדלקה וכיבוי מהירים.

למה ייצור שבבים כל כך יקר ומסובך?

בגלל דרישות הדיוק הקיצוניות, הציוד היקר, החדרים הנקיים והשלבים הרבים בתהליך. כל טעות מיקרוסקופית - הופכת את כל השבב לבלתי שמיש.

מה הקשר לבינה מלאכותית?

מודלים של בינה מלאכותית זקוקים לכוח חישוב מקבילי עצום. שבבים גרפיים (GPU) כמו של אנבידיה מאפשרים זאת, ולכן הפכו לחלק המרכזי בכל פרויקט AI מודרני.

מי החברות הגדולות בתחום?

אנבידיה (תכנון GPU), אינטל ו-AMD (מעבדים), TSMC וסמסונג (ייצור), קוואלקום (סלולר), ברודקום ונוספות. גם חברות ישראליות כמו טאואר, קמטק, נובה וסיוה הן שחקניות משמעותיות, אבל לא מענקיות התחום. 

מה החשיבות של TSMC?

TSMC מייצרת עבור רוב החברות בתעשייה את השבבים המתקדמים ביותר. שליטה שלה בטכנולוגיות 3 ו-5 ננומטר הופכת אותה לחוליה קריטית בכל שרשרת הערך.

איך מדינה בונה תעשיית שבבים?

זה דורש השקעה של עשרות מיליארדים, כוח אדם מיומן, הכשרה טכנולוגית, תמריצים ממשלתיים, רשת ספקים ענפה וזמן רב.

איך ישראל משתלבת בתחום?

ישראל מצטיינת בתכנון שבבים ובחדשנות. פועלות כאן מאות חברות, מהסטארט-אפים הקטנים ביותר ועד מרכזי פיתוח של ענקיות כמו אנבידיה.

מה תרומתן של טאואר, קמטק ונובה?

טאואר - ייצור שבבים אנלוגיים ומתקדמים במפעלי ייצור ייעודיים. נובה - ציוד מדידה קריטי לבקרת איכות בתעשיית הייצור. קמטק - מערכות בדיקה וראייה ממוחשבת לזיהוי פגמים. שלושתן מובילות ישראליות עולמיות.

מה עשתה אינטל בישראל ולמה היא מצמצמת?

אינטל השקיעה עשרות שנים בישראל עם מפעלים בקריית גת ומרכזי פיתוח. בשנים האחרונות היא מקטינה היקפים, חלקית בשל לחצים גיאופוליטיים ועלויות ייצור.

מה משמעות ההשקעה של אנבידיה בישראל?

אנבידיה רואה בישראל מרכז אסטרטגי לטכנולוגיות עתיד. כבר כיום מעל 10% מעובדיה יושבים בארץ, והיא צפויה להכפיל את כוח האדם. ישראל היא אחד ממוקדי המחקר והפיתוח החשובים ביותר של החברה בעולם.