دائرة كهربائية من أنابيب نانوية كربونية
حدقت في مجهر إليكتروني، داخل معمل فرانسس روس هنا. ومن الممكن حتى تقنع نفسك حتى دكتورة روس، عالمة المواد، للقرن الحادى والعشرين, هى في الواقع أحدى مزارعات الأقزام, في بعض عوالم السيليكون . الدكتورة روس ، وهى باحثة في I.B.M. تقوم بزراعة محصول من الفطر، من أسلاك السليكون المتناهية الصغر على شكل واحد يمكن حتى تصبح في يوم ما اللبنات الأساسية لبناء نوع حديث من الالكترونيات . الأسلاك النانوية هي مجرد مثال واحد ، على الرغم من حتى واحدة من أكثر التحولات الواعدة الآن تحدث في علوم المواد ، حيث يهرول الباحثون الآن لتهيئة الجيل القادم من ,أجهزة التبديل ,أصغر وأسرع وأقوى من ترانسستورات اليوم. والسبب في حتى الكثير من فهماء الكمبيوتر يناضلون من أجل تحقيق هذا الهدف هوحتى تقليص حجم الترانزستور قد وصل إلى حدود فيزيائية أساسية. وعلى نحومتزايد ، فإن شركات تصنيع الترانزستور تتصدى للتعامل مع الآثار سوبتوميك ( ما وراء أبعاد الذرة) , مثل ميل الإليكترونات الى "تسرب" خلال المواد عبر حدودها. الالكترونات التى تسربت تجعل من الصعب حتى نعهد متىقد يكون الترانسستور, طالما البتر أوحال التوصيل، وهي المعلومات التي تجعل من الممكن إجراء الحوسبة الالكترونية. أنها تؤدى أيضا إلى الحرارة الزائدة, وهى لعنة تعانى منها أسرع رقائق الكمبيوتر
نحن نعمل على توسيع جهودنا في التقليص .نحن نعمل في الخداع منذ 90 نانومتر, نطق براد مكيردى, وهوموظف في آى بى إم ,وواحد من” من مصصمى الرقائق البارزين, في إشارة الزيادة في التقنيات الغامضة لهذه الصناعة بشكل متزايد قد يستخدم في تصنيع دوائر أصغر.
فمثلا, على مدى ثلاثة أجيال ماضية للتكنولوجيا, إستخدمت إنتل, مادة تسمى “السيليكون المتوتر ” حيث توضع طبقة من ذرات السيليكون وقد إمتدت أبعد من المسافة الذرية العادية بإيداعها على رأس مادة أخرى مثل الجرمانيوم السليكون.
باحثون آخرون ورجال أعمال يعتقدون حتى تقليص حجم الترانسستور يمكن حتى يستمر ، على الأقل لبعض الوقت ، ذلك ان الفترة الحالية للصناعة القياسية موسفت (بالإنگليزية: Mosfet، اختصار للميتال-أوكسد فيلد إفيكت ترانسستور) يمكن حتىقد يكون فعالا لتسخيرها لعدة أجيال من التكنولوجيا.
المديرين التطبيقيين في شركة إنتل للتكنولوجيا الرقائق, أكبر شركة في العالم لصناعة شيبات الكمبيوتر, يقولون حتى إزدواج تقنيات أكثر تقدما للطباعة التصويرية ,مع أنواع جديدة من المود, وبتغيير تصميم الترانسستور , يفترض أن يصبح من الممكن الإستمرار في تقليص الحجم إلى أقل من خمسة نانومترات — على نحوفعال مع الإرتقاء بالصناعة إلى الأمام حتى نهاية العقد المقبل .
“السيليكون من المحتمل حتى يبقى, أطول مما نتسقط ,” نطق مايكل جيم ماىبيرى ، وهونائب رئيس , إنتل نائب الرئيس ومدير أبحاث الشركة لمكونات البرنامج.
كل من آي بي إم وإنتل ملتزمان علنا لفئة جديدة من الترانزستورات FinFETs المعروفة التي يمكن استخدامها في وقت مبكر من تقنية 22 نانومتر جيل ابتداء من عام 2011 أوعام 2012. اسمه لجزء من التبديل(switching) التي تمثل زعنفة السمك, هذه الترانزيستورات لها ميزة مزدوجة لتقديم مزيد من الكثافة لأنهم يميل عموديا من المستوى الخاص بشريحة السيليكون, مع خواص عزل جيدة, مما يجعل من الأسهل للسيطرة على التحول من الحالة 1 إلى الحالة 0.
لكن عاجلا أم آجلا ، يفترض أن يؤدى إكتشاف المواد الجديدة وعمليات التصنيع الجديدة التى تكون ضرورية للحفاظ على جعل تكنولوجياالكمبيوترأرخص من أي وقت مضى. وعلى المدى الطويل, مفاتيح جديدة قد تكون على أساس مغناطيسي, كمى أوحتى مفاتيح تبديل نانوميكانيكال . احتمال واحد سيكون لاستخدام التغيرات في دوران الإلكترون الفردية لتمثيل 0 أو1.“إذا نظرتم إلى المستقبل, سيوجد هناك شجرة متفرعة وهناك مسارات ممكنة قد نتخذها "، ممل نطقه الدكتور ماى بيرى
فى معمل الدكتورة روس في آى بى إم ., يركز الباحثون على مزيد من التكنولوجيا في المدى القريب. انهم يبحثون فكرة إنشاء مفاتيح FinFET في عملية جذرية جديدة التى تنأى بعيدا عن عمليات النقش القديمة. بل هونوع من nanofarming. دكتورة روس تقوم برش جزيئات المضى إلى أصغر من عشرة نانومترات في القطر على substrate الركازة ثم تغمرها في غاز السيليكون عند حوالي درجة 1،100 درجة فهرنهايت. هذا يتسبب في حتى الجزيئات تصبح "فوق التشبع" مع السيليكون من الغاز ، والتي يفترض أن يعجل إلى الترسب إلى مادة صلبة ، وتشكيل الأسلاك التي تنموعموديا.
آي بي إم تضغط بقوة على تطوير هذه التكنولوجيا ، التي يمكن حتى تكون متاحة تجاريا بحلول عام 2012 ، نطقت. في الوقت نفسه اعترفت بأن تظل هناك تحديات كبيرة في اتقان تكنولوجيا أسلاك متناهية الصغر.. إذا الأسلاك التى تشبه خيوط المشروم, في معملها تشبه قليلا شجرة شجرة البونساى . لتقديم هذا النوع من الأداء في التحول(Switching) يحتاج من شركات تصنيع الرقاقات التأكيد على الباحثين لجعلها الرقاقات بحيث تبدو أسطحها تماما عادية(Regular).وعلاوة على ذلك ، يجب حتى تكون التقنيات المتقدمة لجعلها تتصرف مثل أشباه الموصلات.
آي بي إهى أيضا تستكشف الأفكار الخطرة مثل "اوريغامي الحمض النووي" ، وهي العملية التي وضعها بول روثيموند ، عالم الحاسوب في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. التقنية تضم خلق أشكال ثنائية وثلاثية الأبغاد عن طريق التحكم في طى ضفيرة الدنا الفيروسى مع متعددة صغيرة “تيلة” حبل. فمن الممكن حتى يشكل جميع شيء من مثلثات نانومترية النطاق والمربعات إلى الأشكال أكثر تفصيلا مثل الوجوه المبتسمة وخريطة تقريبية لأمريكا الشمالية. يمكن حتى يؤدي يوما ما إلى تطبيق في الحمض النووي مثل هذه الأشكال التي يمكن استخدامها لإنشاء السنطقات مثلما قوالب خشبية تستخدم الآن لإنشاء الهياكل الخرسانية. أشكال الدى إذا اى, فمثلا, يمكن إستخدامها بدقة كبيرة لتحديد جزيئات المضى النانومترية, التى يمكن إستعمالها لخلق الأسلاك النانوية ونموها . والحمض النووي من شأنه حتى يمكن استخدامها فقط للتوفيق بين الدوائر ، وسوف يتم تدميرها من قبل ازدياد درجات الحرارة التي تستخدمها في عمليات خلق الرقائق.
لدى إنتل هناك اهتماما كبيرا في بناء مفاتيح تبديل FinFET ولكن أيضا في إيجاد سبل واعدة لدمج الثالث إلى الخامس من المواد على أعلى من السيليكون ، فضلا عن استكشاف المواد مثل الجرافين والأنابيب النانومترية الكربونية ، التي كانت الشركة قد قدمت النموذج الأولى مفاتيح تحويل صغيرة مثل 1.5 نانومتر في القطر ، وفقا للدكتور ماى بيرى. مواد لها خصائص جديدة مثل زيادة تنقل الإلكترون التي قد تجعل الترانزستورات التي هي أصغر حجما وأسرع من تلك التي يمكن حتى تكون مصنوعة من السليكون.
وفي هذا البعد الضئيل جدا, لدينا المشكلة كيف من الممكن أن نصنع الوصلات داخل الأنابيب في المقام الأول "، ونطق. انها ليست مجرد كيف من الممكن أن ستعمل هذه الأنابيب النانوية، ولكن كيف من الممكن أن يمكن دمجها في النظام. وبالنظر إلى جميع التحديات التى ستقابلها جميع تقنية جديدة لصناعة الرقائق بالإضافة إلى الإنخفاض الحاد في الاستثمار في تلك الصناعة, لتقترح حتى الأصغر والأسرع والأرخص سيكون أفضل فإن الاتجاه قد يحدث في الواقع على شفا تباطؤ إذا لم يكن سيتوقف. ثم مرة أخرى ، كما يشير الدكتور ماى بيرى ، فالصناعة لها طريقتها لإضفاء الدهشة على وجوه المشككين.
المصادر
JOHN MARKOFF (2009-08-31). "After the Transistor, a Leap Into the Microcosm". نيويورك تايمز. Retrieved 2009-09-05.
