مفهوم وأهمية أشباه الموصلات
تشكل أشباه الموصلات العقل المدبر لكل الأجهزة الإلكترونية التي نستخدمها اليوم، من الهواتف الذكية إلى الخوادم الضخمة التي تشغّل الذكاء الاصطناعي، وتتحكم في تشغيل الدارات وتوفير الطاقة والكفاءة. ومع تزايد الاعتماد على هذه الرقاقات تبرز حاجة مستمرة لتقليل حجم الترانزستورات لتقريبها من مستوى النانومتر، وهو ما يفتح أبواباً جديدة للأداء والكفاءة.
النانومتر وحدة قياس دقيقة جداً، وكلما صغر حجم الترانزستور زاد عددها الممكن وضعه في الشريحة الواحدة، فتعزز السرعة وتخفض استهلاك الطاقة.
التقنيات والتحديات الأساسية
يواجه الوصول إلى قياسات تبلغ 2 نانومتر تحديات فيزيائية مهمة مثل تسرب التيار وارتفاع الحرارة. لمعالجة ذلك طور العلماء بنية ترانزستورات التأثير الميداني ذات البوابة الشاملة (GAAFET)، التي تحيط القناة التي يمر منها التيار من جميع الجهات لتحسين التحكم وتقليل التسرب.
كما يتطلب الأمر استخدام تقنيات تصنيع دقيقة ومتقدمة مثل الليزر فوق البنفسجي العميق (EUV) لطباعة الدوائر بدقة عالية، إضافة إلى تحسين آليات حماية وتغليف الرقاقات لضمان الاستقرار في بيئات تشغيل قاسية.
خطوات إنتاج المعالجات المتقدمة
تصميم الدوائر المتكاملة يتم باستخدام برامج هندسية متطورة مستندة إلى الذكاء الاصطناعي لتحديد بنية الدائرة وأدائها المستهدف.
ثم تُطبع التصاميم على رقائق السيليكون باستخدام تقنية الطباعة الضوئية، مع إجراء عمليات كيميائية دقيقة لإزالة المواد الزائدة وتثبيت الترانزستورات لضمان تفاعل صحيح.
تلتزم عملية التغليف والفحص النهائي باختبار الرقاقة في ظروف حرارية قاسية لضمان الأداء والاعتمادية قبل الشحن.
الأثر على الأداء والتطبيقات
لن يحسن الانتقال إلى تقنية 2 نانومتر عمر بطارية الهواتف فحسب، بل سيقلل أيضاً استهلاك الكهرباء في مراكز البيانات التي تشغّل الذكاء الاصطناعي وتتعامل مع كميات هائلة من البيانات في وقت قصير.
كما ستتيح هذه الرقاقات سيارات ذاتية القيادة اتخاذ قرارات أسرع بفضل المعالجة اللحظية للحساسات وتدعم تقنيات الواقع المعزز لتكون أكثر واقعية وخفة، ما يمهد الطريق لجيل جديد من الأجهزة القابلة للارتداء والإنترنت الأشياء.
