هناك رقم قياسي جديد لرقائق الكمبيوتر الصغيرة والقوية. إن النموذج الأولي لشريحة آي بي إم هو في حجم ظفر الإصبع، ولكنه يحتوي على ما يقرب من 100 مليار ترانزستور – أي ما يقرب من ضعف عدد الشرائح المتطورة السابقة – وذلك بفضل تقنية ثلاثية الأبعاد.
وتقول الشركة إن الشريحة التي يبلغ حجمها 10 ملم في 15 ملم ستوفر كفاءة أعلى في استخدام الطاقة بنسبة 70 في المائة وأداء أعلى بنسبة 50 في المائة من الرقائق الرائدة الحالية، وستكون متاحة في الأجهزة التجارية في غضون 10 سنوات.
لعقود من الزمن، كان الاسم الذي يطلق على عمليات تصنيع الرقائق يشير إلى حجم الترانزستورات الفردية بالنانومتر: 10 نانومتر، 5 نانومتر، وما إلى ذلك. وكلما أصبحت الأشياء أصغر، كلما كان ذلك أفضل ــ فالمكونات الأصغر تميل إلى أن تعني كثافة أعلى وبالتالي حساب أسرع لشريحة ذات حجم معين، فضلا عن انخفاض استخدام الطاقة.
لكن في السنوات الأخيرة، أصبح الوضع أكثر تعقيدًا إلى حد ما، كما يقول هويمينج بو من شركة IBM. لقد انفصلت الآن أسماء الأحجام عن أي واقع مادي ولم تعد أكثر من مصطلحات تسويقية.
لذلك، في حين تشير شركة IBM إلى هذه التكنولوجيا الحديثة باسم “0.7 نانومتر”، إلا أنها لا تدعي في الواقع أن مكوناتها صغيرة إلى هذا الحد، على الرغم من أنها تحتوي على ترانزستورات ذات كثافة قياسية. الابتكار الحقيقي – الذي يقول بو أنه استغرق 15 عامًا من التطوير – هو عملية لربط طبقتين من رقائق السيليكون معًا لإنتاج جميع التوصيلات الكهربائية اللازمة بينهما، ولا ترتفع درجة حرارتها ويمكن إنتاجها بكميات كبيرة.
“لقد قامت صناعتنا بأكملها بتوسيع حجم الترانزستورات في بُعد المحور X والمحور Y طوال أكثر من 60 عامًا [of chip manufacturing]”يقول بو. “إنها المرة الأولى التي سنمكن فيها توسيع نطاق الترانزستور في الاتجاه Z.”
لم تقدم شركة IBM تفاصيل دقيقة عن أبعاد المكونات في التكنولوجيا الجديدة، لكن المعلومات التي أصدرتها تشير إلى أن التكنولوجيا تتكون في الأساس من طبقتين من أول شريحة عمل بحجم 2 نانومتر، والتي أعلنت عنها شركة IBM في عام 2021. ويتم تصنيع هذه التكنولوجيا الأصلية الآن من قبل العديد من مسابك الرقائق الرائدة في العالم، ومن المتوقع أن تصل إلى هاتف Apple iPhone التالي.
بسبب التعقيد الهائل والتكلفة التي ينطوي عليها تصميم وتصنيع رقائق جديدة، تتعاون الصناعة في وضع خارطة طريق لما تحتاج إليه التكنولوجيات الجديدة من ابتكار وتقديمها إلى السوق ومتى، وذلك بتنسيق من مركز الإلكترونيات الدقيقة المشترك بين الجامعات غير الربحي، والذي يقوم بالكثير من البحث والتطوير. على الرغم من أن تقنية 0.7 نانومتر التي طورتها شركة IBM لم يتم اختبارها تجاريًا بعد، إلا أنها خطوة متوقعة في صناعة الرقائق العالمية والتي من المحتمل أن يتبعها صانعون آخرون.
ويأمل بو أن يتم طرح الرقائق الجديدة ذات 0.7 نانومتر في الأجهزة التجارية خلال عقد آخر، لكنه يقول إن التكنولوجيا تضطر بشكل متزايد إلى الضغط ضد قوانين الفيزياء لمحاربة التأثيرات الكمومية غير المرغوب فيها، والتسرب الحالي، وغيرها من المشاكل التي تنشأ عند مثل هذه المقاييس الضئيلة. تبلغ سماكة أجزاء من أحدث الرقائق 15 ذرة سيليكون فقط.
يقول أوين جاي من جامعة سوانسي في المملكة المتحدة إن صانعي الرقائق الآخرين يطلقون ادعاءات حول كثافة ترانزستور عالية مماثلة في حين أنهم يستخدمون في الواقع طبقات متعددة من السيليكون مفصولة بطبقات سميكة من الركيزة، الأمر الذي لا يسمح بتصميم ثلاثي الأبعاد حقيقي مثل ادعاءات شركة آي بي إم، حيث لا يمكن إجراء الاتصالات بسهولة من طبقة إلى أخرى ويمكن أن يكون هناك مشكلة في التبريد. “هناك الكثير من الدخان والمرايا حول هذه الأشياء الآن.”
ويقول إن مكونات الرقائق أصبحت صغيرة جدًا الآن لدرجة أن تقليص حجم الترانزستورات – حتى لو كانت الشريحة تتطلب المليارات منها – لن يجعل جهازًا مثل الكمبيوتر المحمول أو الهاتف الذكي أصغر حجمًا من الناحية العملية. إن الدفع نحو مكونات أصغر حجمًا يدور حول استخلاص كفاءة أفضل في استخدام الطاقة ومزايا التبريد لمنح الأجهزة المحمولة عمرًا أفضل للبطارية أو تقليل استهلاك الطاقة في مراكز البيانات.
ويتمثل أحد التحديات الرئيسية الآن في كيفية دمج تكنولوجيا الرقائق الجديدة التي تنتجها شركة IBM في سلسلة التصنيع العالمية وإدخالها في الأجهزة. يتم تصنيع الرقائق على دفعات من المئات على رقاقة سيليكون واحدة بقطر 300 ملم تحتوي على تريليونات من الترانزستورات الفردية، ثم يتم تقطيعها إلى أجزاء فردية. تقوم الآلات المعقدة بتنفيذ آلاف العمليات الفردية على الرقاقة، حيث تضع طبقات من الدوائر والعزل والمواد الكيميائية المختلفة بسماكة لا تتجاوز بضعة نانومترات. إن إضافة ميزة جديدة لم يتم اختبارها مثل الطبقة الثانية لشركة IBM لن يكون أمرًا بسيطًا.
ويطمح بعض صانعي الرقائق إلى صنع تكنولوجيا أصغر حجمًا «0.2 نانومتر»، وعند هذه النقطة يمكن أن يصل عرض أجزاء الدائرة إلى ذرة واحدة. “الحد النهائي هو إلكترون واحد وذرة واحدة.” يقول غي. “ربما بحلول عام 2050 تقريبًا، سنضطر إلى امتلاك تقنيات كمومية لتحقيق القفزة الكبيرة التالية.”
المواضيع:
نجوى بركات صحفية ومحررة يمنية تعمل في المجال الإعلامي منذ أكثر من ثماني سنوات، وتشغل حاليًا منصب محررة في قسم الأخبار في الموقع. تتميز بخبرة واسعة في تحرير الأخبار اليومية، وصياغة التقارير الإخبارية، ومراجعة المحتوى وفق المعايير المهنية المعتمدة في غرف الأخبار الرقمية.
بدأت مسيرتها المهنية في الصحافة المحلية، حيث عملت على تغطية القضايا المجتمعية وشؤون المرأة والتعليم، قبل أن تتخصص في التحرير الإخباري وإدارة المحتوى الرقمي. ساهمت في تطوير السياسات التحريرية وتحسين جودة النشر، مع التركيز على السرعة والدقة في نقل الخبر.
تؤمن نجوى بركات بأهمية الصحافة المسؤولة ودورها في نقل الحقيقة وتعزيز الوعي العام، وتحرص على الالتزام بالمصداقية والحياد في جميع المواد المنشورة.
للتواصل بخصوص الشؤون التحريرية أو الاستفسارات الإعلامية: