توسعه اولین فناوری تراشه نانومتری جهان و آینده نیمه‌رساناها
هدف از طراحی جدید IBM در مقایسه با رقبای فعلی و پیشرفته‌ترین تراشه 7 نانومتری، دستیابی به افزایش ۴۵ درصدی عملکرد و کاهش ۷۵ درصدی مصرف انرژی است. پیشرفت بازار نیمه‌رسانا با استفاده از این فناوری شگرف، منجر به تأثیر جهانی در در زمینه‌های مختلف، از رایانش، (که بر حفظ باتری تلفن همراه و همچنین عملکرد لپ‌تاپ تأثیر می‌گذارد) گرفته، تا اثرات پایداری جهانی (نظیر کاهش آلایندگی کربن مراکز داده) می‌شود.
کشف نیمه‌رساناها که مقاومت کمتری را در برابر جریان‌های الکتریکی در یک جهت خاص فراهم می‌کند، مؤلفه مهمی در پیشرفت فناوری و در مجموع الکترونیک محسوب می‌شود. رسانایی الکتریکی مواد نیمه‌رسانا را می‌توان با روشی به نام دوپه کردن (doping) الکترون از طریق روش‌هایی نظیر تغییرات دما و یا افزودن ناخالصی‌ها، تغییر داد.
مواد نیمه‌رسانا شامل سیلیکون و ژرمانیم و همچنین ترکیباتی مانند سرب سولفید هستند. روش دوپه کردن الکترون، امکان استفاده از نیمه‌رساناها، سیلیسیم و ژرمانیوم را در دیودها و ترانزیستورها فراهم می‌کند. بدون این فرآیند دوپه کردن، نیمه‌رساناها عملکرد اصلی خود را انجام نمی‌دهند، بلکه به عنوان عایق الکتریکی ضعیفی رفتار می‌کنند.
نیمه‌رساناها با استفاده از این مواد، نقش مهمی در زندگی روزمره دارند و این امکان را فراهم می‌آورند تا فناوری برای اهداف دستگاه‌های مختلف، از پلوپز گرفته تا قطار، تطبیق و تغییر داده شوند. این مشخصه تطبیق‌پذیری نیمه‌رساناها با کنترل رسانایی امکان‌پذیر است، که این مواد را با هزینه مواد اولیه کم‌تر برای بسیاری از صنایع سودمند می‌سازد.
این پیشرفت شگرف در نیمه‌رسانا چگونه می‌تواند به این زمینه کمک کند؟
تلفن‌های همراه
تراشه جدید ۲ نانومتری IBM با ایجاد تحولی کامل در تعاملات کاربر با الکترونیک و فناوری، می‌تواند تأثیرات مهمی در نحوه پیشرفت فناوری تاکنون داشته باشد. با توجه به این که تلفن‌های همراه به یک جز حیاتی در زندگی روزمره تبدیل شده‌اند، با چالش‌هایی در زمینه طول عمر باتری روبه‌رو هستند، با این فناوری کاربران دیگر نگران طول عمر تلفن‌های هوشمند خود نخواهند بود.
این تراشه پیشرفته ۲ نانومتری می‌تواند طول عمر باتری تلفن‌های همراه را چهار برابر کند و مدت‌زمان طولانی بین شارژ را امکان‌پذیر نماید و همچنین کاربران را قادر می‌سازد که تلفن خود را برای بازیابی هر چهار روز به برق وصل کنند.
این فناوری می‌تواند یک تغییردهنده مهم بازی برای تلفن‌هایی باشد که به دلیل عمر ضعیف باتری نمی‌توانند بیش از یک روز بدون نیاز شارژر دوام بیاورند.
لپ‌تاپ‌ها
یکی دیگر از مزایای بالقوه کاربرد این فناوری در لپ‌تاپ‌ها است. همانند تلفن‌های همراه، شرکت‌های لپ‌تاپ نیز مزایای متفاوتی را برای محصولات خود، از عمر طولانی باتری گرفته تا تطبیق‌پذیری بازی برشمرده‌اند.
این طراحی جدید، باعث می‌شود لپ‌تاپ‌ها عملکرد سریع‌تری داشته باشند. این فناوری بدون شک نحوه انتخاب محصول مناسب را برای کاربران تغییر می‌دهد. با انتخاب‌های بیشتر و کیفیت خدمات ارائه‌شده بهتر، این طرح نیازهای اساسی این بازار رو به رشد را برآورده می‌کند.
آلایندگی کربن
در حالی که مزایای الکترونیکی این فناوری قابل‌توجه هستند و به بهره‌وری و زندگی در سراسر جهان کمک می‌کنند، مزیت بالقوه دیگر آن این است که بر محیط‌زیست تأثیر خواهند گذاشت. مراکز داده‌ها که برای اهداف مختلف در سراسر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرند، ۱ درصد از مصرف انرژی جهان را تشکیل می‌دهند و انتقال تمام سرورها به یک پردازنده ۲ نانومتری باعث کاهش قابل توجه آلایندگی کربن می‌شود.
داریو گیل، مدیر تحقیقات IBM، درباره تراشه ۲ نانومتری گفت: «این فناوری برای کل صنعت نیمه‌رسانا و فناوری اطلاعات ضروری است. این محصول، رویکرد IBM در پذیرش چالش‌های سخت فناوری و نمایشی از چگونگی موفقیت در نتیجه سرمایه‌گذاری‌های مداوم و رویکرد اکوسیستم تحقیق و توسعه مشترک است.»
آینده نیمه‌رساناها
این تراشه ۲ نانومتری کیفیت محصولات و خدمات اساسی را که برای عملکرد جامعه ضروری است، از راه‌اندازی قطار گرفته تا محصولات دستی مورد استفاده روزانه، مانند تلفن و لپ‌تاپ، به طرز چشمگیری تغییر می‌دهد.
فناوری نانو-صفحه که توسط IBM مورد استفاده قرار گرفت، مقیاس‌بندی پیشرفته نیمه‌رساناها را به نمایش گذاشت. افزایش تعداد ترانزیستورها در هر تراشه، باعث می‌شود تا اندازه تراشه از نظر سایز کاهش یابد، اما در عین حال تراشه 2 نانومتری توانایی نگهداری 50 میلیارد ترانزیستور را دارد و موجب می‌شود بازده، سرعت و قابلیت اطمینان افزایش یابد. این سطح از فناوری واقعاً قابل‌توجه است و کم‌تر از چهار سال پس از اعلام تراشه ۵ نانومتری، توسعه‌یافته است که نشان‌دهنده سرعت و کیفیت تحقیقات IBM است.
به نظر می‌رسد آینده نیمه‌رساناها همچنان در دستان این رهبر بازار باقی بماند، زیرا این شرکت تقاضای رو به رشد الکترونیک را با راه حل قابل توجهی پاسخ داده است که به طور بالقوه کیفیت پیشرفت و تحقیقات را در هر زمینه در سراسر جهان افزایش می‌دهد.
درباره نویسنده «مرضیه خان»
مرضیه خان عاشق تحقیقات علمی و نوآوری است. او دارای فوق لیسانس فناوری نانو و پزشکی ترمیمی و همچنین لیسانس علوم زیست پزشکی است. او در حال حاضر در NHS کار می‌کند و درگیر یک برنامه نوآوری علمی است.