محققان پس از نیم قرن موفق به ساطع کردن نور از سیلیکون شدند

قانون مور در دنیای کامپیوترها شناخته شده است. این قانون بیان می‌کند که تعداد ترانزیستورهای تراشه‌ هر دو سال یکبار، دو برابر می‌شود. در حالی که انتظار می‌رود قانون مور در چند سال آینده زیر سوال برود، به تازگی تیمی از محققان اروپایی موفق به توسعه نانوسیم‌های آلیاژ سیلیکون شده‌اند که می‌توانند نور ساطع کنند.

نزدیک به 50 سال پیش «گوردون مور»، هم‌بنیانگذار اینتل پیش‌بینی کرد که تعداد ترانزیستورهای موجود درون تراشه‌ کامپیوتر هر دو سال یکبار، دو برابر می‌شود. زمانی که اینتل اولین میکروپردازنده خود را در اوایل دهه 70 میلادی عرضه کرد، تنها 2000 هزار ترانزیستور روی آن وجود داشت. امروزه تراشه مورد استفاده در آیفون چندین میلیارد ترانزیستور دارد، بنابراین احتمالا در سال‌های آینده قانون مور دیگر بی‌معنی باشد.

ترانزیستورهای مدرن که نقش سلول‌های مغز کامپیوترها را ایفا می‌کنند، ابعاد بسیار کوچکی دارند. در صورتی که فاصله میان این ترانزیستورها کاهش شدیدی پیدا کند، به چندین مشکل برمی‌خوریم. از میان این مشکلات می‌توان به اختلال در حرکت الکترون‌ها، تولید بیش از حد گرما و همچنین اثرات کوانتومی عجیب اشاره کرد. یکی از راه‌حل‌ها برای جلوگیری از بروز این مشکلات، استفاده از اتصالات نوری بجای مدارهای الکترونیکی است. این تغییر می‌تواند باعث انتقال اطلاعات توسط فوتو‌ن‌ها بجای الکترون‌ها شود.

اگرچه راه‌حل را می‌دانیم، اما یک مشکل بزرگ وجود دارد و آن، سیلیکون است. سیلیکون ماده اصلی در ساخت تراشه‌ بوده که در زمینه انتشار نور عملکرد بسیار بدی دارد. با این وجود به نظر می‌رسد تیمی از محققان اروپایی توانسته‌اند به این مشکل غلبه کنند. روز چهارشنبه این تیم با سرپرستی «اریک بکرز»، فیزیکدان دانشگاه فناوری آیندهوون در هلند، مقاله‌ای در ژورنال Nature منتشر کرد. در این مقاله نحوه رشد نانوسیم‌های آلیاژ سیلیکونی که می‌توانند نور ساطع کنند، توضیح داده شده است.

در چندین دهه گذشته فیزیکدانان در این زمینه با مشکلات زیادی روبه‌رو شده بودند، اما بکرز اعلام کرده آزمایشگاه او هم اکنون از تکنیکی برای توسعه یک لیزر سیلیکونی کوچک که می‌توان آن را درون تراشه‌های کامپیوتر قرار داد، استفاده می‌کند. قرارگیری مدارهای فوتونی روی تراشه‌های الکترونیکی معمولی امکان انتقال سریع‌تر اطلاعات و همچنین کاهش مصرف انرژی را بدون افزایش دمای تراشه، فراهم می‌کند. این موضوع می‌تواند کارایی برنامه‌هایی که به اطلاعات زیادی نیاز دارند مانند یادگیری ماشینی را افزایش دهد.

سیلیکون

انتشار فوتون توسط سیلیکون از اهمیت بالایی برخوردار است و به گفته بکرز، این موضوع به ساختار آن‌ مربوط می‌شود. یک تراشه معمولی کامپیوتر از لایه باریک سیلیکونی به نام ویفر ساخته شده. سیلیکون یک ماده ایده‌آل برای تراشه‌های کامپیوتر محسوب می‌شود، چرا که یک نیمه هادی است. این خاصیت به ترانزیستورها اجازه می‌دهد که به عنوان سوئیچ‌های دیجیتال عمل کنند، حتی اگر اجزای متحرک نداشته باشند. این سوئیچ‌ها تنها در زمانی که ولتاژ مشخصی وارد ترانزیستور شود، باز و بسته خواهند شد.

درون ویفر، اتم‌های سیلیکون به صورت یک شبکه کریستالی مکعبی شکل قرار گرفته‌اند که امکان حرکت الکترون‌ها در شرایط ولتاژ مشخص را فراهم می‌کند. با وجود حرکت الکترون‌ها، فوتون‌ها از چنین قابلیتی بی‌بهره هستند و به همین دلیل نور نمی‌تواند به راحتی در سیلیکون حرکت کند. دانشمندان برای رفع این مشکل، به دنبال تغییر ساختار شبکه کریستالی درون ویفر بودند و تصمیم گرفتند آن را به صورت شش‌ ضلعی تولید کنند، اما چنین کاری بسیار سخت است. این تلاش‌ها در 4 دهه اخیر نتیجه‌ای در پی نداشته است.

تیم بکرز در یک دهه گذشته روی این موضوع تحقیق کرده و موفق به توسعه نانوسیم‌های آلیاژ سیلیکون شده. این تیم برای اینکه عملکرد نانوسیم‌ها در زمینه انتشار نور را مورد آزمایش قرار دهد، آن‌ها را با لیزر مادون قرمز بمباران کردند و میزان نور عبوری را اندازه گرفتند. میزان انرژی عبوری، تفاوت چندانی با انرژی ورودی نداشت، بنابراین این سیستم می‌توانn در انتقال فوتون‌ها کارآمد باشد.

این تیم پس از موفقیت در این زمینه، تصمیم به استفاده از این تکنیک برای توسعه یک لیزر بسیار کوچک از آلیاژ سیلیکون گرفته. هم اکنون این لیزر در حال توسعه است و انتظار می‌رود که اواخر سال یک نمونه از آن تولید شود. مرحله بعدی، قرارگیری این لیزر روی تراشه‌های کامپیوتر فعلی است. بکرز انتظار ندارد که در آینده نزدیک تراشه‌های کامپیوتر کاملا نوری شوند و برخی قطعات همچنان از الکترون برای انتقال اطلاعات در فواصل کوتاه استفاده خواهند کرد.

مطالب مرتبط

بزرگترین تراشه ساز چین به دنبال جذب سرمایه ۲.۸ میلیارد دلاری است

شرکت SMIC که بزرگ‌ترین تراشه ساز چین به شمار می‌رود، به دنبال جمع آوری سرمایه ۲.۸ میلیارد دلاری است. این شرکت می‌خواهد با جذب سرمایه با تحریم‌های آمریکا مقابله کرده و با شرکت‌های بین المللی رقابت کند.کمپانی SMIC از مدت‌ها قبل به دنبال جذب سرمایه بوده و دولت چین ماه گذشته میلادی ۲.۲ میلیارد دلار... ادامه مطلب

هواوی تولید چیپ‌های موردنیازش را به شرکت‌های کره‌ای می‌سپارد

هواوی به این زودی امیدی به پایان منازعات بین چین و آمریکا ندارد و در پی جایگزینی کامل شرکای آمریکایی با شرکت‌های دیگر است.تحریم های آمریکا تا ماه گذشته تنها شرکت‌های داخلی را از داد و ستد با هواوی منع می‌کرد اما وزارت بازرگانی این کشور برای تنگ‌تر کردن حلقه محاصره کمپانی های بهره‌مند از... ادامه مطلب

راهکار هواوی برای پر کردن جای خالی TSMC: جذب فارغ التحصیلان IT با حقوق ۵ برابری

شرکت HiSilicon که از زیرمجموعه‌های هواوی محسوب شده و برای آن تراشه می‌سازد، قصد دارد فارغ التحصیلان IT و متخصصان فناوری نیمه رسانا و تراشه را با وعده دستمزد ۵ برابری به خدمت بگیرد. این کار یکی از آخرین تلاش‌های شرکت چینی برای پر کردن خلا شرکت TSMC محسوب می‌شود.پس از آنکه بزرگ ترین تولیدکننده... ادامه مطلب

چیپ امنیتی جدید سامسونگ برای محافظت از موبایل در برابر هکرها معرفی شد

سامسونگ از نسل دوم چیپ امنیتی خود با نام S3FV9RR برای گوشی‌های هوشمند پرده برداشت. این چیپ امنیتی  که در رده چیپ‌های اپل T2 و گوگل Titan M قرار می‌گیرد، برای محافظت از فرایند بوت، بخشی از حافظه و همچنین پرداخت‌های مبتنی بر موبایل طراحی شده است.سامسونگ اولین چیپ امنیتی خود، Enclave را در اوایل سال... ادامه مطلب

مذاکرات دولت ترامپ با اینتل و TSMC برای انتقال خطوط تولید به آمریکا

دولت ترامپ به دلیل نگرانی در مورد وابستگی به کشورهای آسیایی برای تولید فناوری‌های حساس، در حال مذاکره با تراشه سازان بزرگ برای ساخت کارخانه در خاک آمریکا است.با اینکه وال استریت ژورنال در گزارش خود به مذاکره دولت آمریکا با چندین شرکت تراشه ساز اشاره می‌کند، به نظر می‌رسد اینتل برنامه جدی تری برای... ادامه مطلب

افشای مشخصات اسنپدراگون ۸۷۵؛ معماری ۵ نانومتری و پردازنده گرافیکی قدرتمند

اطلاعات جدیدی از چیپست پرچمدار بعدی کوالکام منتشر شده است. طبق گزارش جدید، اسنپدراگون ۸۷۵ اولین تراشه کواکلام با معماری ۵ نانومتری خواهد بود و از پردازنده گرافیکی قدرتمند Adreno 660 بهره می‌برد.بر اساس گزارش 91mobiles، چیپست پرچمدار بعدی کوالکام، اسنپدراگون ۸۷۵ نام خواهد گرفت. این تراشه از مودم به روز شده اسنپدراگون X60 5G... ادامه مطلب

ویجیاتو

نظرات ۱۱

وارد شوید

برای گفتگو با کاربران، وارد حساب کاربری خود شوید.

ورود

رمزتان را گم کرده‌اید؟