انقلاب ژاپنی در صنعت پردازنده | ترانزیستو اتمی در راه است

پژوهشگران ژاپنی موفق شده‌اند ترانزیستوری بسازند که بدون نیاز به سیلیکون کار می‌کند و حتی عملکرد بهتر و پایدارتری نسبت به ترانزیستورهای سیلیکونی دارد. این دستاورد که به کمک لایه نشانی اتمی و به‌کارگیری گالیوم به دست آمده است، می‌تواند مسیر تازه‌ای برای تراشه‌های جدید باز کند.

سیلیکون دیگر کافی نیست

سال‌هاست که سیلیکون پایه اصلی ساخت ترانزیستورهاست، قطعات کوچکی که مغز اصلی وسایل الکترونیکی به شمار می‌روند و از گوشی‌های هوشمند گرفته تا خوردروها همه به کمک ترانزیستورهای سیلیکونی کار می‌کنند. اما این روزها بسیاری از شرکت‌ها به دنبال ساخت تراشه‌های سریع‌تر و کوچک‌تری هستند و سیلیکون برای ساخت چنین تراشه‌هایی مناسب نیست.

در حقیقت هرچقدر که پژوهشگران تلاش می‌کنند تا ترانزیستورها را کوچکتر بسازند با مشکلات زیادی روبرو می‌شوند. مشکلاتی مانند داغ شدن و کاهش عملکرد که باعث شده‌اند دانشمندان به دنبال مواد جدیدی برای ساخت ترانزیستورها باشند.

تیمی از محققان دانشگاه توکیو، ماده‌ای جدید برای ساخت ترانزیستورها پیده کرده‌اند، ترکیبی از اکسید ایندیوم و گالیوم که آن‌ها به ساخت تراشه‌های نسل جدید را امیدوار کرده است. آن‌ها این ماده جدید را در مقیاس اتمی به صورت لایه لایه روی سطح ترانزیستور قرار دادند، این روش لایه نشانی اتمی نام دارد.

پس از قرار گرفتن هر لایه، کل ساختار حرارت داده می‌شود تا به شکل بلوری برسد، چنین ساختاری به الکترون‌ها کمک می‌کند تا سریع‌تر حرکت کنند و در نتیجه ترانزیستور هم سریع‌تر کار کند.

تفاوت ترانزیستورهای جدید با مدل قدیمی

اگر در مورد تفاوت اصلی این ترانزیستور در مقایسه با مدل‌های قدیمی کنجکاو هستید، باید بگوییم که تفاوت این دو در طراحی گیت است، گیت همان بخش از ترانزیستور است که وظیفه روشن و خاموش کردن جریان برق را به عهده دارد. در مدل‌های سنتی، گیت تنها از یک طرف به کانال جریان متصل است، اما در این طراحی جدید گیت کاملا دور تا دور کانال را در بر می‌گیرد، به این طراحی Gate-All-Around هم گفته می‌شود.

این طراحی باعث شده تا کنترل جریان بهتر شود و مصرف انرژی هم کمتر باشد، به گفته پژوهشگران، این ترانزیستور جدید با ماده غیر سیلیکونی و طراحی متفاوت توانسته به تحرک الکترونی 44.5 سانتی متر مربع بر ولت ثانیه برسد. اگر نمی‌دانید، منظور از تحرک الکترونی، سرعت حرکت الکترون‌ها داخل ماده پس از ایجاد جریان برق است. عدد 44.5 در حال حاضر از بسیاری از ترانزیستورهای مشابه بیشتر است.

مهم‌تر اینکه این سیستم تحت فشار کاری بالا هم پایداری خود را حفظ کرده و برای سه ساعت بدون افت عملکرد کار کرده است. این اتفاق قدم بزرگی به سمت ساخت تراشه‌های پایدار و قابل اعتماد برای کاربردهای حساسی مانند هوش مصنوعی است.

کاربردهای ترانزیستور جدید

ترانزیستورهای جدیدی که بدون سیلیکون ساخته شده‌اند، می‌توانند مسیر آینده فناوری را تغییر بدهند. با کوچکتر شدن و کارآمدتر شدن تراشه‌ها، امکان ساخت دستگاه‌هایی فراهم می‌شود که هم فضای کمتری می‌گیرند و هم قدرت پردازشی بیشتری دارند. این ویژگی باعث می‌شود که ترانزیستورهای جدید به پیشرفت در فناوری‌هایی مانند هوش مصنوعی، پردازش کلان داده، اینترنت اشیا و حتی گجت‌های پوشیدنی کمک کنند.

البته به گفته پژوهشگران، نسل جدید ترانزیستورها هنوز راه زیادی تا تجاری‌سازی دارند، اما نتایج اولیه نشان می‌دهند که می‌توان به ساخت نسل جدید تراشه‌ها امیدوار بود.

منبع: شهر سخت افزار