تعتمد على مواد نادرة.. ما مكونات الرقائق الإلكترونية وكيف تُصنع؟

تعد الرقائق الإلكترونية قطع صغيرة مصنوعة من السيليكون، يتم تغليفها في حاوية من البلاستيك أو الخزف تسمى الحزمة، وتعمل الرقائق الإلكترونية على تضخيم الإشارات الكهربائية، أو تعمل كمفتاح تشغيل/ إيقاف في تطبيقات الحاسب الآلي، ومن الممكن أن تكون الرقاقة عبارة عن ترانزستور واحد، أو دائرة متكاملة تضم مجموعة مترابطة من الترانزستورات.

وتتميز الرقائق الإلكترونية بأنها تحوي مجموعة من الأبواب الكهربائية التي يمكن التحكم فيها للسماح بتدفق التيار الكهربائي أو حجبه.

الرقائق الإلكترونية

ويتطلب تصنيع الرقائق الإلكترونية مصانع خاصة، وتبدأ عملية الإنتاج بتقطيع ألواح المواد إلى شرائح رقيقة، ثم تضاف العناصر الإلكترونية على سطح الشريحة باستخدام تقنية الطباعة بالضوء، وتُربط هذه العناصر معا باستخدام الأسلاك الرفيعة لإنشاء الدوائر الإلكترونية.

وعند تطبيق فولتية كهربائية على الرقاقة الإلكترونية، فإن التيار الكهربائي يتدفق عبر الأبواب الكهربائية، وذلك يسمح بتحويل الإشارات الكهربائية إلى تحركات للإلكترونات عبر المواد الشبه موصلة، وهذا يتيح للرقاقة الإلكترونية العمل وفق البرمجة المحددة وإنتاج الإشارات الإلكترونية اللازمة لعمل الأجهزة الإلكترونية المختلفة.

تقنيات حديثة

وتختلف الرقائق الإلكترونية في الحجم والتعقيد والتصميم والأداء، ويتطلب تصنيعها استخدام تقنيات حديثة ومتطورة، في عملية تتطلب مراقبة دقيقة لدرجة الحرارة والضغط وتركيز المواد المستخدمة، كما تتطلب إجراءات تنظيف وتحضير دقيقة للسطح قبل إضافة العناصر الإلكترونية.

بالإضافة إلى ذلك، تحتاج صناعة الرقائق الإلكترونية إلى تقنيات متطورة لاختبار وتحليل أدائها، حيث يتم إجراء عمليات اختبار دقيقة للرقائق الإلكترونية لضمان جودتها ومتانتها وموثوقيتها.

لذلك، تعد الرقائق الإلكترونية من الابتكارات المهمة في عالم الإلكترونيات، وتتمتع بأهمية كبيرة في تحسين أداء ووظائف العديد من الأجهزة الإلكترونية المتوفرة في السوق.

مكونات الرقائق الالكترونية

تتكون الرقائق الإلكترونية من طبقات متعددة، وتصنع بواسطة آلات متطورة تسمى “معالجات الرقائق”، وتتم العملية في غرف خاصة بدرجات حرارة محددة وظروف نظافة عالية لضمان جودة الرقائق النهائية.

يشمل صنع الرقاقة الإلكترونية وضع طبقات متعددة من الدوائر الكهربائية، ويتم التحكم في ترتيب ووضع هذه الطبقات بشكل دقيق، وذلك لتوفير الميزات الإلكترونية المطلوبة.

ويكون توصيل الرقائق الإلكترونية بالأجهزة والأدوات الإلكترونية الأخرى باستخدام تقنية تسمى “ربط الأسلاك”، ويتم ذلك بتوصيل أسلاك نحاسية رفيعة بالرقاقة الإلكترونية، ثم توصيل هذه الأسلاك بالأجهزة الإلكترونية الأخرى.

مم تتكون؟

تتكون الرقائق الإلكترونية من عناصر رئيسة، هي:

• الموصلات: وهي عناصر تتميز بقدرتها على تمرير التيار الكهربائي، مثل النحاس والألمنيوم.
• العوازل: وهي عناصر تتميز بعدم قدرتها على تمرير التيار الكهربائي، مثل البلاستيك والزجاج.
• شبه الموصلات: وهي عناصر تتميز بأنها ليست جيدة في تمرير التيار الكهربائي مثل الموصلات، ولكنها أفضل من العوازل في ذلك، مثل السيليكون.

تصنف الرقائق الإلكترونية ضمن السلع النادرة نسبيا لعدة أسباب من بينها:

تكلفة التصنيع:

تصنيع الرقائق الإلكترونية يتطلب استخدام تقنيات ومعدات متطورة ومكلفة، وهذا يجعل تكلفتها باهظة الثمن.

الطلب العالمي:

يزيد الطلب على الرقائق الإلكترونية من الدول المتقدمة تكنولوجيا، ويحدث هذا في الوقت الذي يشهد اتساعا في استخدام الرقائق الإلكترونية في العديد من الصناعات والتطبيقات، ومن ثم يؤثر هذا الطلب العالمي على توفر الرقائق الإلكترونية في الأسواق.

الاعتماد على المواد النادرة:

تحتوي الرقائق الإلكترونية على عدد من المواد النادرة مثل التنغستن والتانتالوم والكوبالت والغاليوم وغيرها، والتي تُستخرج من مناجم خاصة في بعض الدول، وهذا يجعل توفرها صعبا ويزيد من تكلفة الإنتاج.

وتعد أكبر خمس دول مشهورة بإنتاج الرقائق الالكترونية هي الولايات المتحدة الأميركية، اليابان، كوريا الجنوبية، تايوان، الصين

الرقائق الإلكترونية بالمملكة

كانت مدينة الملك عبدالعزيز للعلوم والتقنية “كاكست”، أعلنت في 24 يوليو 2025م، عن نجاحها في تصميم وتصنيع 25 رقاقة إلكترونية متقدمة طُوِّرَت في مختبرات الغرف النقية بأيدٍ سعودية لأغراض التدريب والبحث والتطوير، وذلك ضمن جهودها المتواصلة لدعم وتمكين منظومة أشباه الموصلات في المملكة.

وتتميز هذه الرقائق، بإمكانية استخدامها في تطبيقات متنوعة مثل الإلكترونيات، والاتصالات اللاسلكية والترددات العالية، والدوائر المتكاملة، والإضاءة الموفرة للطاقة، وأنظمة الاستشعار المصغرة، بالإضافة إلى التطبيقات الصناعية والبحثية في مجالات القياس والاختبار.

وشارك في تصميم الرقائق الإلكترونية باحثون وباحثات من المختبر الوطني، إلى جانب عدد من الطلاب والطالبات من أربع جامعات سعودية، ضمن مبادرات البرنامج السعودي لأشباه الموصلات (SSP) التي تهدف إلى تأهيل الكفاءات الوطنية في هذا المجال الحيوي.