सेमीकंडक्टर चिप: आधुनिक जगाची अदृश्य शक्ती

मानवी बुद्धिमत्तेने घडवलेली ‘सेमीकंडक्टर चिप’ ही आजच्या आधुनिक जगाची अदृश्य शक्ती आहे. सकाळी उठल्यापासून आपण वापरत असलेला स्मार्टफोन, लॅपटॉप आणि स्मार्ट टीव्ही असो, वा रस्त्यावरून धावणाऱ्या इलेक्ट्रॉनिक गाड्यांमधील अतिसंवेदनशील सेन्सर्स आणि सुरक्षा देणाऱ्या एअरबॅग्ज असोत; या सर्वांचा मेंदू म्हणजे या मायक्रोचिप्स आहेत. रुग्णालयात मानवी जीव वाचविणारे पेसमेकर आणि अचूक निदान करणारे एमआयआर स्कॅनर यांपासून ते जगाला जोडणाऱ्या ५ जी नेटवर्क्स, डेटा सेंटर्स आणि पर्यावरणपूरक सौर ऊर्जा प्रणालीपर्यंत.आजचे जग ‘सेमीकंडक्टर्स आणि चिप्स’वर धावत आहे!

आता हे सेमीकंडक्टर आणि मायक्रोचीप म्हणजे काय?

सेमीकंडक्टर हा एक असा मूलभूत पदार्थ (उदा. सिलिकॉन)आहे,ज्याची वीज वाहून नेण्याची क्षमता वाहक आणि रोधक यांच्या दरम्यान असते. विशिष्ट परिस्थितीतूनच यामधून वीज वाहू शकते.तर मायक्रोचिप हे याच सेमीकंडक्टर पदार्थापासून बनवलेले एक अंतिम इलेक्ट्रॉनिक उत्पादन आहे. हा सिलिकॉनचा एक लहान तुकडा असतो, ज्यावर अब्जावधी ट्रान्झिस्टर्स एकमेकांशी जोडलेले असतात. ही चिप डेटा साठवण्याचे आणि त्यावर प्रक्रिया करण्याचे मुख्य काम करते.

संपूर्ण जगातील एकूण सेमीकंडक्टर्स (चिप्स) उत्पादनापैकी ६० टक्क्यांपेक्षा जास्त उत्पादन तैवान हा एकटा देश करतो. स्मार्टफोन, कृत्रिम बुद्धिमत्ता, सुपरकंप्युटर्स आणि लष्करी उपकरणांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या १० नॅनोमीटरपेक्षा कमी आकाराच्या अत्यंत प्रगत चिप्सच्या निर्मितीत तैवानचा वाटा जवळजवळ ९० टक्के आहे. यानंतर दक्षिण कोरिया, चीन, जपान आणि अमेरिका या देशांचा क्रमांक लागतो.

तैवान आणि चीनमधील वाढत्या भू-राजकीय तणावामुळे जागतिक तंत्रज्ञान कंपन्या सेमीकंडक्टर पुरवठा साखळीच्या विस्कळीततेबाबत चिंताग्रस्त आहेत. या पार्श्वभूमीवर, पुरवठा साखळीच्या विविधतेसाठी जागतिक स्तरावर ‘चीन+१’ धोरण वेगाने राबवले जात असून, त्याचा सर्वाधिक फायदा भारताला होत आहे. जागतिक स्तरावर भारताची विश्वासार्हता वाढली असून अमेरिका, जपान आणि युरोपियन युनियन यांसारख्या प्रमुख जागतिक शक्तींनी भारतासोबत धोरणात्मक सेमीकंडक्टर भागीदारी करार केले आहेत.

जागतिक सेमीकंडक्टर बाजारपेठेत सध्या भारताचा वाटा सुमारे ५ टक्के असून देश प्रामुख्याने आयातीवर अवलंबून आहे. मात्र, आता प्रत्यक्ष चिप निर्मितीमध्ये मोठी भरारी घेण्यासाठी केंद्र सरकारने ‘इंडिया सेमीकंडक्टर मिशन’ अंतर्गत ७६,००० कोटी रुपयांपेक्षा जास्त रुपयांचे प्रोत्साहन पॅकेज जाहीर केले आहे.या धोरणांतर्गत फॅब्रिकेशन आणि पॅकेजिंग प्लांट उभारण्यासाठी प्रकल्पाच्या एकूण खर्चाच्या ५० टक्के आर्थिक मदत सरकार देणार आहे. कच्च्या सिलिकॉन वेफर्सवर प्रक्रिया करून (कापणे, सर्किटमध्ये बसवणे, कव्हर देणे व चाचणी) भारतातच पॅकेजिंगला चालना दिली जाईल. सरकारच्या या गतिमान पावलांमुळे भारतातील व्यावसायिक वातावरण सुधारले असून जागतिक कंपन्यांचा भारतावरील विश्वास लक्षणीय वाढला आहे.

भारत सद्यस्थितीत सॉफ्टवेअरवर चिपचे आर्किटेक्चर तयार करण्यात आघाडीवर आहे. जगातील २० टक्के चिप डिझायनर्स एकट्या भारतात कार्यरत आहेत.पॅकेजिंग आणि टेस्टिंग या टप्प्याला कमी भांडवल आणि कमी वेळ लागतो. गुजरातमध्ये मायक्रॉन आणि आसाममध्ये टाटा समूहाने हे काम यशस्वीपणे सुरू केले असून, भारतातून चिप्सची निर्यातही सुरू झाली आहे.

सिलिकॉन वेफरवर मूळ मायक्रोचिप तयार करणे (फॅब) हा सर्वात कठीण टप्पा आहे. यासाठी ५ ते १० अब्ज डॉलर्सचे प्रचंड भांडवल, २४ तास वीज आणि लाखो गॅलन शुद्ध पाण्याचा पुरवठा आवश्यक असतो. या आव्हानाचा स्वीकार करत टाटा समूह गुजरातच्या धोलेरा येथे देशातील पहिला ‘फॅब’ प्लांट उभारत आहे. या क्षेत्रात चिप डिझाइनसाठी व्हिएलएसआय डिझाइन, एम्बेडेड सिस्टम्स व सर्किट डिझाइन; तर मॅन्युफॅक्चरिंगसाठी केमिकल इंजिनिअरिंग, मटेरियल सायन्स, नॅनो-टेक्नॉलॉजी आणि क्लीनरूम ऑपरेशन्स यांसारख्या उच्च कौशल्यांची आवश्यकता असते. कंपन्यांना तात्काळ उद्योग-सज्ज मनुष्यबळ मिळावे यासाठी सरकारने देशभरातील शेकडो विद्यापीठांमध्ये ‘व्हिएलएसआय आणि सेमीकंडक्टर अभ्यासक्रम’ (बी.टेक आणि एम.टेक) सुरू करून एक मोठे पाऊल उचलले आहे.

भारताची डिजिटल अर्थव्यवस्था वेगाने वाढत आहे. ५ जी आणि ६ जी तंत्रज्ञान, इलेक्ट्रिक वाहने, स्मार्टफोन, एआय आणि इलेक्ट्रॉनिक वस्तूंच्या वाढत्या वापरामुळे भारतातील सेमीकंडक्टर बाजारपेठ २०३० पर्यंत १०० अब्ज डॉलर्स पार करण्याचा अंदाज आहे. ही प्रचंड मागणी देशांतर्गत निर्मितीला मोठी गती देत आहे.सद्यपरिस्थितीत,भारताला ५ नॅनोमीटर किंवा त्यापेक्षा लहान आकाराच्या प्रगत कमर्शियल चिप्स प्रत्यक्ष देशात बनवण्यास २०३० ते २०३२ पर्यंतचा काळ लागू शकतो.

भारताला सेमीकंडक्टर क्षेत्रात उज्ज्वल भविष्य घडवायचे असेल आणि जागतिक बाजारपेठेत आपले स्थान निर्माण करायचे असेल, तर सर्वप्रथम जमिनीवरील चार मुख्य आव्हानांचा डोंगर पार करावा लागेल. यातील पहिले आणि मूलभूत आव्हान आहे ते म्हणजे, चिप निर्मितीच्या कारखान्यांसाठी (फॅब्स) आवश्यक असणारा २४ तास अखंड वीजपुरवठा आणि अति-शुद्ध पाण्याचा विनाव्यत्यय प्रवाह; कारण या प्रक्रियेत एका सेकंदाचाही खंड कोट्यवधींचे नुकसान करू शकतो. दुसरे मोठे आव्हान कच्च्या मालाच्या स्वावलंबनाचे आहे. सध्या चिप्ससाठी लागणारी विशेष रसायने, गॅसेस आणि सिलिकॉन वेफर्स आपल्याला मोठ्या प्रमाणावर आयात करावे लागतात. जोपर्यंत आपण स्थानिक पुरवठादारांना भक्कम प्रोत्साहन देऊन हे साहित्य भारतातच तयार करत नाही, तोपर्यंत आयातीची ही साखळी तुटणार नाही.केवळ पायाभूत सुविधा असून चालणार नाही, तर या उद्योगाला चालवण्यासाठी कुशल मनुष्यबळाची फळी उभी करणे हे तिसरे आव्हान आहे.

भारताकडे आयटी आणि डिझाइन क्षेत्रात जगप्रसिद्ध तंत्रज्ञ असले, तरी प्रत्यक्ष मॅन्युफॅक्चरिंगसाठी लागणारे विशेष इंजिनिअर्स देशात तयार करावे लागतील. यासाठी आयआयटी आणि इतर अग्रगण्य विद्यापीठांमध्ये तातडीने विशेष कोर्सेस सुरू करणे गरजेचे आहे. या प्रवासातील चौथे आणि सर्वात महत्त्वाचे आव्हान म्हणजे तंत्रज्ञानाची गगनभरारी. सध्याच्या २८ नॅनोमीटर तंत्रज्ञानाकडून आपल्याला २ ते ५ नॅनोमीटर सारख्या अति-प्रगत तंत्रज्ञानाकडे वाटचाल करावी लागेल. एका मानवी केसाच्या रुंदीच्या साधारण १ लाखाव्या भागाइतक्या सूक्ष्म (नॅनोमीटर) जागेत अब्जावधी ‘स्मार्ट स्विचेस’ बसवून मोबाईल आणि संगणकांना महावेगवान बनवण्याचे हे अद्भुत शास्त्र आहे.

परंतु, ही स्पर्धा केवळ चिप बनवण्यापुरती मर्यादित नाही. भारताला जर या क्षेत्रात दीर्घकाळ टिकून राहायचे असेल, तर नवीन तंत्रज्ञानाचे पेटंट आपल्या नावावर असणे आवश्यक आहे. त्यासाठी देशांतर्गत आर अँड डी (संशोधन आणि विकास) क्षेत्रातील गुंतवणूक मोठ्या प्रमाणावर वाढवावी लागेल, तरच भारत सेमीकंडक्टर क्षेत्रात केवळ एक उत्पादक न राहता एक जागतिक मार्गदर्शक बनेल.