تشكل أشباه الموصلات العقل المدبر وراء الأجهزة التي نستخدمها يوميًا، من الهواتف الذكية إلى الخوادم الكبيرة التي تشغّل الذكاء الاصطناعي، وتدفع المنافسة العالمية نحو تقليل حجم الترانزستورات في الرقائق حتى دقة 2 نانومتر لتضمين مليارات الترانزستورات في شريحة واحدة وتوفير سرعة أعلى وكفائة أفضل في استهلاك الطاقة.
النانومتر هو وحدة قياس صغيرة جدًا، فكلما صغُرت الترانزستورات أمكن وضعها بكثافة أعلى على الشريحة، وهذا يفيد في تعزيز الأداء وتقليل استهلاك الطاقة على مستوى الجهاز.
التقنيات والتحديات في تصنيع دقة 2 نانومتر
تفرض دقة 2 نانومتر تقنيات تصنيع متقدمة مثل استخدام الليزر فوق البنفسجي العميق EUV لطباعة الدوائر بدقة عالية، وتستلزم بنى ترانزستورات جديدة مثل ترانزستورات التأثير الميداني ذات البوابة الشاملة (GAAFET) التي تحيط القناة من جميع الاتجاهات لتحسين التحكم والحد من التسرب.
تواجه القياسات القريبة من حجم الذرة تحديات فيزيائية مثل تسرب التيار وارتفاع درجات الحرارة، وللتغلب على ذلك طُوِّرت بنية GAAFET التي توفر تحكمًا أفضل وتقلل من الفاقد، وهو ما يمهّد لأن تعمل الأجهزة الحديثة بكفاءة أعلى مع بطاريات أكثر طولًا.
تمر عملية إنتاج هذه المعالجات بخطوات مترابطة تشمل تصميم الدوائر باستخدام برامج هندسية معتمدة على الذكاء الاصطناعي، ثم طباعة التصميم على رقائق السيليكون بتقنية التصوير الفوتوليثوغرافي الدقيقة، ثم إجراء عمليات كيميائية دقيقة لإزالة المواد الزائدة وتثبيت الترانزستورات، وأخيرًا تغليف الشريحة واختبارها في ظروف حرارية قاسية لضمان كفاءتها واستقرارها.
أثر الدقة 2 نانومتر على أداء الحواسيب
لن يحسن هذا التحول عمر بطارية الهاتف فحسب، بل سيغيّر وجه التكنولوجيا تمامًا، فستكون مراكز البيانات التي تدير تقنيات الذكاء الاصطناعي أكثر كفاءة وتستهلك طاقة أقل وتستطيع معالجة كميات هائلة من البيانات بسرعة قياسية.
كما ستتيح هذه الرقائق للسيارات ذاتية القيادة اتخاذ قرارات أسرع بفضل المعالجة اللحظية لبيانات الحساسات، وتدعم تقنيات الواقع المعزز لتكون أكثر واقعية وخفة في الوزن، ما يمهد الطريق لجيل جديد من الأجهزة القابلة للارتداء.
