ثورة علمية.. ترانزستورات نانوية ثلاثية الأبعاد تتفوق على رقائق السليكون
تاريخ النشر: 8th, November 2024 GMT
أجرى فريق من الباحثين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) دراسة لتطوير ترانزستورات مجهرية، تُعرف بالترانزستورات النانوية، لتصبح بديلاً أكثر كفاءة عن الترانزستورات المصنوعة من السيليكون.
تُستخدم الترانزستورات في معظم الأجهزة الإلكترونية بدءاً من الهواتف ووصولاً للحواسيب الخارقة، وتعد بمثابة حجر الأساس الذي لا غنى عنه في ثورة تقنيات تصنيع المعالجات الحديثة، لكن هذا المكون يواجه تحدياً أساسياً، إذ لا يمكنه العمل بجهد منخفض بسبب حد فيزيائي يسمى "طغيان بولتزمان".
كيف تختلف الترانزستورات النانوية الجديدة؟
لتخطي هذا التحدي، قام الباحثون بتصميم نوع جديد من الترانزستورات باستخدام مواد شبه موصلة دقيقة جداً. تمتاز هذه الترانزستورات بأنها صغيرة جداً لدرجة يمكن قياس عرضها ببضع نانومترات فقط (أي أصغر من عرض شعرة الإنسان بأضعاف عديدة). وبفضل تصميمها، يمكن لهذه الترانزستورات العمل بجهد أقل بكثير من الترانزستورات التقليدية، مما يجعلها أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة، دون أن تخسر من أدائها القوي.
تقنية "النفاذ الكمومي" كيف تجعل الترانزستورات أكثر كفاءة؟
اعتمد الباحثون في تصميم الترانزستورات الجديدة على خاصية فيزيائية كمومية تسمى "النفاذ الكمومي". ببساطة، في الترانزستورات التقليدية، تحتاج الإلكترونات إلى طاقة كافية لتجاوز حاجز معين حتى ينتقل الترانزستور من حالة الإيقاف إلى التشغيل. أما في الترانزستورات النانوية الجديدة، فإن الإلكترونات تستطيع "اختراق" هذا الحاجز بدلاً من تجاوزه، مما يسمح للترانزستور بالعمل بجهد منخفض وبكفاءة أكبر في استهلاك الطاقة.
أقرأ أيضاً.. "أوبن إي آي" تدخل عالم تصميم الرقائق الخاصة لمنافسة "إنفيديا"
خطوات دقيقة لتصنيع الترانزستورات النانوية
بفضل أدوات دقيقة ومتقدمة، نجح فريق الباحثين في إنتاج ترانزستورات بقياس نانومتري (أي في حدود بضعة نانومترات). هذا التصميم المتناهي في الصغر يساعد في تحقيق أداء قوي حيث يصبح التيار الكهربائي أعلى والتبديل بين حالتي التشغيل والإيقاف أسرع وأكثر حدة. هذا التصميم الصغير أيضاً يمكّن الباحثين من وضع عدد أكبر من الترانزستورات على شريحة واحدة، مما يعني أن الأجهزة التي ستعتمد على هذه الترانزستورات ستكون أسرع وأقوى، وأيضاً أكثر كفاءة من حيث استهلاك الطاقة.
تحديات وتطلعات مستقبلية
لا يزال هناك تحديات أمام تطبيق هذه الترانزستورات على نطاق واسع، حيث يجب تحسين تصنيعها بحيث تكون متناسقة في الأداء عبر الشريحة بالكامل. الفريق البحثي مستمر في العمل على تحسين هذه التقنية لضمان استخدامها في جميع أنواع الأجهزة الإلكترونية مستقبلاً، حيث يمكن أن توفر الترانزستورات النانوية بديلاً فعالاً وموفراً للطاقة عن الترانزستورات السيليكونية المستخدمة حالياً.
باختصار، هذه الترانزستورات النانوية الجديدة تفتح الباب أمام جيل جديد من الإلكترونيات التي ستعمل بطاقة أقل، مما يتيح لها العمل بكفاءة أكبر وسرعة أعلى، ما يعزز تطور الأجهزة الذكية والتقنيات المستقبلية.
المصدر: وكالاتالمصدر: صحيفة الاتحاد
كلمات دلالية: الطاقة الرقائق الإلكترونية الأجهزة الإلكترونية التكنولوجيا الثورة التكنولوجية أکثر کفاءة
إقرأ أيضاً:
صفقة بمليارات الدولارات بين تسلا وسامسونغ تحيي مصنع الرقائق في تكساس
وكالات
أعلن إيلون ماسك، الرئيس التنفيذي لشركة “تسلا”، عن توقيع صفقة ضخمة مع شركة “سامسونغ” للإلكترونيات بقيمة 16.5 مليار دولار، لتوريد رقائق متطورة من الجيل الجديد، في خطوة يُتوقع أن تُعيد الزخم إلى مصنع الشركة الكورية في ولاية تكساس الأميركية، وتدعم أعمال المسابك المتعثرة.
وكتب ماسك عبر منصة “إكس”، يوم الاثنين: “المصنع العملاق الجديد لـ(سامسونغ) في تكساس سيكون مخصصاً لتصنيع شريحة AI6 المتقدمة الخاصة بتسلا.
ومن الصعب المبالغة في الأهمية الاستراتيجية لذلك”، وأضاف أن “تسلا” ستساهم في تحسين كفاءة التصنيع، مشيراً إلى إشرافه الشخصي على تقدم المشروع، نظراً لقرب موقع المصنع من مقر إقامته.
ورغم أن جدول الإنتاج لم يُحسم بعد، فإن تصريحات ماسك السابقة حول إطلاق رقائق A15 في نهاية عام 2026 تلمّح إلى أن شريحة AI6 ستُنتج في وقت لاحق من هذا الموعد.
يُذكر أن “سامسونغ” تصنع حالياً شريحة A14 التي تشغّل نظام “القيادة الذاتية الكاملة” من “تسلا”، فيما تتولى “تي إس إم سي” تصنيع الشريحة التالية AI5، على أن يبدأ إنتاجها في تايوان، ثم في ولاية أريزونا الأميركية.
وفي حين لم تُفصح “سامسونغ” رسمياً عن هوية العميل المرتبط بهذه الصفقة الممتدة حتى نهاية 2033، أكدت مصادر مطلعة لوكالة “رويترز” أن “تسلا” هي الجهة المستفيدة، بعد أن كانت “سامسونغ” قد اكتفت بالإشارة إلى أن العميل طلب السرية.
وجاء هذا الإعلان في وقت حساس بالنسبة لـ”سامسونغ”، التي تعاني من تراجع في أعمال المسابك، وسط احتدام المنافسة مع “تي إس إم سي” و”SK Hynix” في سباق تصنيع رقائق الذكاء الاصطناعي. وتشير التقديرات إلى أن خسائر قطاع المسابك في الشركة الكورية تجاوزت 3.6 مليار دولار في النصف الأول من هذا العام.
وتأمل “سامسونغ” أن تُمكّنها الصفقة مع “تسلا” من تقليص هذه الخسائر، واستعادة جزء من حصتها في سوق المسابك العالمي، حيث تحتل حالياً المرتبة الثانية بحصة لا تتجاوز 8%، مقارنة بـ67% لـ”تي إس إم سي”، بحسب بيانات “تراند فورس”.
وكانت “سامسونغ” قد واجهت في وقت سابق صعوبات في استقطاب عملاء رئيسيين، وأجّلت تسلُّم معدات التصنيع من شركة ASML لمصنعها في تايلور – تكساس، مما أدى إلى تأخير بدء تشغيله إلى عام 2026.
وتأتي هذه التطورات بينما تسعى كوريا الجنوبية إلى تعزيز شراكاتها الاستراتيجية مع الولايات المتحدة، خصوصاً في مجالات الصناعات المتقدمة كأشباه الموصلات وبناء السفن، ضمن مساعٍ لتفادي تعريفات جمركية أميركية محتملة تصل إلى 25%.
ويرى محللون أن الشراكة الجديدة قد تفتح باباً لتوسيع حضور “سامسونغ” في سوق الرقائق المتقدمة، وتعزز من مكانتها أمام عمالقة السوق، وفي مقدمتهم “أبل” و”إنفيديا”.
لقاء جعجع – جنبلاط... تحالف انتخابي ع القطعة