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 ...
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.
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.
دیدگاهها و نظرات خود را بنویسید
برای گفتگو با کاربران ثبت نام کنید یا وارد حساب کاربری خود شوید.
ممنونم از ترجمه ی این مقاله آقای قریشی ولی چند جا اشکال وجود داره.
اشکال اول.
"زمانی که اینتل اولین میکروپردازنده خود را در اوایل دهه 70 میلادی عرضه کرد، تنها 2000 هزار ترانزیستور روی آن وجود داشت."
"۲۰۰۰ هزار" برابر است با ۲ میلیون. در مقاله ی اصلی عدد ۲۰۰۰ نوشته شده است. در نوشته ی شما یا باید واژه ی "هزار" پاک میشد، یا عدد ۲۰۰۰ را عوض میکردی و عدد ۲ یا واژه ی دو را مینوشتی.
اشکال دوم.
"بنابراین این سیستم میتوانn در انتقال فوتونها کارآمد باشد."
این جمله واضح نبود و در متن اصلی هم نتونستم این جمله رو پیدا کنم. متغیر n از کجا اومد؟ آیا بین n و انتقال فوتون ها عملگر ضرب وجود دارد؟
اشکال سوم.
"این تیم پس از موفقیت در این زمینه، تصمیم به استفاده از این تکنیک برای توسعه یک لیزر بسیار کوچک از آلیاژ سیلیکون گرفته."
فعل انتهای جمله ناقص است. در زبان گفتاری میشود فعل ها رو ناقص استفاده کرد ولی در نوشتار این کار اشتباه است. بعد از "گرفته" باید از فعل "است"، "شد"، "بود" و ... استفاده میشد که در این جمله ی بالا و با توجه به متن "است" کامل کننده است.
غلط های املایی رو اصلاح می کنم
بار جریان= با جریان
جستجو نتونستم = جستجو کردم، نتونستم? ?
میشه لطفا یکی این سوالمُ جواب بده یا یک مقاله راجبش بذارین
کامپیوترها چطوری می تونن بار جریان مستقیم کار کنن من هرچی راجبش جستجو نتونستم توضیحی راجبش پیدا کنم برای نحوه ی عملکرد ترانزیستور هم همینطور
ترانزیستور چطوری می تونه با جریان مستقیم اونم از نوع خالص کار کنه
چطور همچین چیزی ممکنه
از جستجو راجبش خسته شدم باورتون نمیشه چقدر واسه فهمیدنش راجبش جستجو کردن یا همون تحقیق
سوالتون خیلی مبهم هست. اگر درست متوجه شده باشم، پاسخ اینه ک اصولا مدارات لاحیک و دیجیتال به معنی حقیقی با برق مستقیم کار نمیکنن. درسته شما برق dc وارد سیستم میکنید و اجزای سیستم عموما با جریان +5V dc کار میکنن، اما هسته اصلی لاجیک با پالس های الکتریکی (موج مربعی) کار میکنه. منظور از موج مربعی سیمی هست ک جریانش صفر ولته بعد در لحظه جریان الکتریکی مثبت (با ولتاژ ۱.۱ الی ۵ ولت بسته ب توع مدارات) پیدا میکنه ، و بعد در لحظه خاموش میشه. اژ نظر تیوری بین جریان صفر تا رسیدن به ماکژیمم ولتاژ هیچ شیب ملایمی نیست و تغییر از روشن به خاموش یا بالعکس در صفر ثانیه اتفاق میوفته.
این یعنی موج مربعی یا پالس.
این پااس وارد ترانژیستور میشه و بسته ب نوع ترانزیستور یک پالس خروجی موافق یا مخالف یا مشروط یا.... ازش خارج میشه.
همتوایی میلیاردها پالس در یک ترااشه ، ورودی و خروجی های تعریف شده مدار را میسازند
امیدوارم توضیحاتم گویا باشه. اگر علاقمند هستین و اطلاعات بیشتری نیاز داشتین بهم ایمیل بزنید.
امیدوارم درج ایمیل مجاز یاشه.
fayyaz.saeed@gmail.com
سلام
ممنون از توضیحاتت بنا به توضیحات هردوتون تونستم جستجو رو بهتر انجام بدم یک کانال جدید هم پیدا کردم
بقیه سیستم ها فهمیدن نحوه عملکردشون زیاد سخت نیست
ولی هنوز این برام نامفهوم هست در مورد ترانزیستور وسطی که میگی تنظیم کنندست نقش همون درواز یا سویچ قطع و وصلُ داره و چون با بارهای مثبت و منفی انجام میشه یک طرف منبع هست یک طرف خروجی
قراره یا 1 باشه یعنی روشن و 0 یعنی خاموش خوب خوده اینُ هنوز نفهمیدم چی کنترول می کنه
در این حد متوجه شدم که اگر اینجور بخوایم حساب کنیم یک دروازه منطقی شامل یک ترانزیستور نمیشه که علاوه بر این هم ما به دروازه های منطقی مختلفی نیاز داریم که بتونیم کارهای زیادیُ انجام بدیم
مثلا یک دروازه منطقی که اگر هر دو طرف 1 بودن خروجی بشه 0 و اگر هر دو طرف 0 بودن 1 یا هر طرف 1 بود بازم برابر با 1 برای همچین دروازه منطقی ای قطعا بیشتر از یک یا دو ترانزیستور هست
یه تعداد ترانزیستور کاره سویچ روشن خاموش رو دارن اما خوده عملکرد دروازه های منطقی هم مثله ترانزیستور هست که یعنی باید ترانزیستور بحساب بیان مثلا دروازه منطقی که هردو ورودی 1 بودن برابر با 0 بشه و غیره که بقول شماها با میدان الکتریکی که ظاهرا باید کم باشه یا زیاد اعمال انجام میشه اما چی باعث کنترول خوده میدان میشه
هرچی راجبش فکر می کنم نمی تونم بفهمم عملیات سویچ بین 0 و یک خوده ترانزیستورها چطور انجام میشه
آخه همش با جریان مستقیم هست
جریان غیر مستقیم رو می تونم هضمش کنم ولی اینُ نه
من تو کاره سخت افزار چیزی نیستم برنامه نویسی انجام میدم
فقط می خوام علممُ توی الکترونیک ببرم بالا فقط از روی علاقه
واسه چیزهای دیگه منبع رایگان که همین یوتیوب هست
بزودی ایمیل میزنم از خدامم هست علمتو به رایگان بدست بیارم :) آخه وقتی نگا به پکیج های پولی می کنم موهام سیخ میشه و البته با اینکه پولی هستند دزدی هم درشون هست تایم آموزشُ بیخودی بالا میبرن هیچ فایل متنی آماده ای هم از آموزش نمیدن
1 هفته پیش بود خواستم بشینم ایده ای که در هدر نرفتن انرژی در دور موتور بالا اتفاق می افته با سالید ورک روش کار کنم فقط نقاشی کنم که آموزش درست حسابی تو یوتیوب در حدی که هرچی می کشم در هر حالت بتونم کنترول کاملی روش داشته باشم نبود یعنی جوری که می خواستم نبود راجب خریدش جستجو کردم با یک پکیج 700 هزار تومان و تایم 99 ساعته روبرو شدم :)
99 ساعت :)
از اون آموزش هایی هست که 5 دقیقه برای یک دستور بسیار بسیار ساده وقت می ذارن از همین سایت 2 پکیج آموزش از چیزهای دیگه خریدم به اندازه همین 700 تومن شد جفتشون کلاه برداری بود صفر تا صد دروغین بالا بودن الکی تایم ویدیو هر قسمت
باصطلاح خودم موهام ریخت تا تونستم مباحث حرفه ایُ یاد بگیرم
در قبال یاد دادن من چیزه خاصی نمی تونم بهت بدم فقط همین ایدمو می تونم بهت بگم راجب ماشین و بعلاوه یک ایده ی دیگه که میشه برای ژنراتور ازش استفاده کرد هدر رفت انرژی به صفر می رسه یعنی برق انقدر ارزون میشه که هرچی هرچقدر دلش می خواد مصرف کنه یعنی یک کشاورز اگر ماهیانه 72 مگاوات برق مصرف کنه نهایت باید 90 هزار تومان بپردازه تازه این با سوده
یادگیری عملکرد الکتریسیته توی هر جریان چه مستقیم چه غیر مستقیم و کنترول ولتاژ با دست و بدون دست قطع و وصل شدن اوتوماتیک همی ترانزیستور ها تبدیل ac به dc و بلعکس
نمی دونم من از روی علاقه می خوام بدونم ولی شاید زمانی بدردم خورد و خواستم مدار الکتریکی طراحی کنم هرچقدرم که چیزی که مدنظرم هست پیچیده باشه بتونم بسازمش
"ولی هنوز این برام نامفهوم هست در مورد ترانزیستور وسطی که میگی تنظیم کنندست نقش همون درواز یا سویچ قطع و وصلُ داره و چون با بارهای مثبت و منفی انجام میشه یک طرف منبع هست یک طرف خروجی
قراره یا 1 باشه یعنی روشن و 0 یعنی خاموش خوب خوده اینُ هنوز نفهمیدم چی کنترول می کنه"
ترانزیستور رو به شکل یک کلید در نظر بگیر (یکی از کاربردهاش همین کلید است. کاربرد دیگه اش تقویت کننده است که اون اینجا - سیستم های دیجیتال- کاربرد نداره.) فرض کن میخوای لامپ رو روشن کنی. کلید رو باید بزنی که لامپ روشن بشه و جریان به سمت لامپ حرکت کنه. اون کلید میشه همون پایه ی کنترل کننده در ترانزیستور (پایه ی Base در BJT ها و پایه ی Gate در Mosfet ها). در مدارات دیجیتال شما روش کار همون ترانزیستور Mosfet رو در نظر بگیر که با اعمال ولتاژ به پایه ی بیس روشن میشه. به پایه ی بیس ولتاژ میدی. این ولتاژ درون ترانزیستور باعث حرکت الکترون ها میشه و مسیر عبور جریان ایجاد میشه که بسته به مدل کانال N یا P جریان از پایه ی Source به Drain حرکت میکنه یا برعکس. این حرکت جریان بستگی به مشخصات ترانزیستور داره. در MOSFET کانال N زمانی این اتفاق میوفته (ترانزیستور روشن میشه) که تفاوت ولتاژ اعمال شده بین پایه ی گیت و سورس از حد مشخصی که سازنده ی ترازیستور تعیین کرده بیشتر بشه. این حد مشخص در دیتاشیت ترانزیستور به عنوان Vgs threshold مشخص میشه (ولتاژ آستانه ی GS که GS همون Gate-Source میشه. یعنی ولتاژ گیت منهای ولتاژ سورس از عددی که سازنده تعیین کرده اگه بیشتر بشه ترانزیستور روشن میشه). حالا اگه ترانزیستور روشن بشه خروجیش میشه یک، اگه خاموش باشه خروجیش میشه صفر. برای ساختن گیت های منطقی با ترانزیستور هم بسته به مدل گیت شما به چند تا ترانزیستور نیاز داری. با ترکیب همین ترانزیستور ها شما میتونی به زبان ماشین (باینری) هم پیام بدی. کل عملکرد پردازشگرها براین اساسه (خاموش و روشن کردن ترانزیستورها و معادل کردن اونها با صفر و یک).
برای درک بهتر نحوه ی کارکردن ترانزیستور این ویدیوهارو ببین:
https://www.youtube.com/watch?v=jKVPEIMybUg&t=377s
https://www.youtube.com/watch?v=7ukDKVHnac4
https://www.youtube.com/watch?v=ItOV1nkTlPU
"بقول شماها با میدان الکتریکی که ظاهرا باید کم باشه یا زیاد اعمال انجام میشه اما چی باعث کنترول خوده میدان میشه
هرچی راجبش فکر می کنم نمی تونم بفهمم عملیات سویچ بین 0 و یک خوده ترانزیستورها چطور انجام میشه"
کنترل اون نیرو که باعث ایجاد شدن گیت عبور جریان در درون ترانزیستور میشه بوسیله ی عامل خارجی انجام میشه. یعنی شما به پایه ی کنترل کننده یک ولتاژ یا جریان الکتریکی اعمال میکنی و همون باعث ایجاد مسیر عبوری میشه که در واقع ترانزیستور روشن میشه.
"آخه همش با جریان مستقیم هست
جریان غیر مستقیم رو می تونم هضمش کنم ولی اینُ نه"
جریان مستقیم جریانی است که تناوب ندارد. کجای این سخته؟ جریان الکتریکی دو نوع مستقیم و متناوب داره. درک نوع مستقیم بسیار ساده تر از متناوبه. در جریان مستقیم شما تغییر فاز و ... رو نداری.
سلام
ممنون از توضیحات هردوتون
علاوه بر اون ویدیوها با چیزهایی که گفتید خودم کلی ویدیو پیدا کردم
چون تازه با این مباحث دارم آشنا میشم زوده فهمیدنشون
براساس چیزهایی که گفتین تازه با کاپازیتور دیود ماسفت و غیره مثله تبدیل جریان آشنا شدم درواقع کمک کرد چطور جستجو کنم
واسه درکشون به زمان نیاز دارم
مباحثی که باید بدونم کم نیستن و حقیقتا هیچ کس نمیاد اینارو رایگان در اختیار کسی قرار بده
یادمه واسه فهمیدن عملکرد گیرباکس و حرکت لاکپشتی ماشین ماها زمان برد تا بفهمم اینا که جای خود دارد پیچیده ترین کاری که بشر انجام داده و باهاش کامپیوترُ ساخته همین مباحثی هستند که راجبشون بحث کردیم
یه سوال خیلی کوچیک خارج از این بحث دارم فقط همین یه سوال هست که راجب ژنراتور هست ممنون میشم جواب بدی
اگر بجای سیم پیچ قطب های آهنربا دور سیم پیچ بچرخن بازم با عنوان یک ژنراتور کار می کنه
اگر کار نمی کنه که هیچی ولی اگر کار می کنه چرا از این روش برای ساخت ژنراتور استفاده نمی کنن اینجوری که می تونه بازدهی بهتر و بیشتری داشته باشه
امیدوارم توضیحاتم گویا باشه. اگر علاقمند هستین و اطلاعات بیشتری نیاز داشتین بهم ایمیل بزنید.
امیدوارم درج ایمیل مجاز یاشه.
ات ساین جیمیلfayyaz.saeed
بیشتر وسایل الکترونیکی با جریان مستقیم (DC) کار میکنن. برای همین بیشتر وسایل الکترونیکی آداپتور دارن که زمانی که به پریز برق وصل میشه جریان AC رو به جریان DC تبدیل میکنه (البته میزان ولتاژ رو هم براساس نیاز دستگاه تنظیم میکنه). پردازشگرهای کامپیوتر ها (CPU ها) هم که از ترانزیستور تشکیل شده اند بر همین اساس با جریان مستقیم کار میکنن. برعکس، این قطعات الکترونیکی با جریان متناوب کار نمیکنند. ترازیستور چگونه با جریان مستقیم کار میکنه؟ بستگی به مدل ترانزیستور داره. ترانزیستور ها دو مدل متداول دارند. مدل BJT و FET و به شکل کلی ترانزیستورها دارای سه پایه هستند. یک پایه ی ورودی، یک پایه ی خروجی و یک پایه ی تنظیم کننده. این پایه ها در هر مدل ترازیستور نام های خودشون رو دارند. مدل های BJT (Bipolar junction transistor) با میزان جریانی که به پایه ی تنظیم کننده داده میشه، روشن میشه (و یا میزان جریان عبوری رو میشه کنترل کرد). این مدل براساس جریان الکتریکی کار میکنه و بیشتر در مدارهای تقویت کننده و یا جاهایی که جریان خروجی متغیر لازمه استفاده میشه. مدل FET (Field effect transistor) ها و همینجور MOSFET ها براساس ولتاژ کار میکنن (برعکس BJT ها که براساس جریان کار میکردند). به این روش که ولتاژی به پایه ی تنظیم کننده اعمال میشه و میشه ترانزیستور رو خاموش یا روشن کرد. اما در داخل هسته ی ترانزیستور چه اتفاقی میوفته که با اعمال جریان الکتریکی و یا ولتاژ میتونه روشن یا خاموش بشه؟ اینجا باید به روابط بین الکترون ها و حفره ها اشاره کرد. جریان اعمال شده به پایه ی تنظیم کننده ی ترانزیستور باعث ایجاد یک میدان الکتریکی میشه که الکترون های اتم ها و مولکول های سیلیکون و مواد دیگه ی ترازیستور رو تحریک میکنه و باعث ایجاد یک درگاه عبوری میشه و جریان الکتریکی پایه ی ورودی ترانزیستور میتونه به پایه ی خروجی برسه (ترانزیستور روشن بشه). ایجاد یک نیروی التریکی (اعمال شده به پایه ی تنظیم کننده ی ترانزیستور) نحوه ی چیدمان الکترون ها رو تغییر میده و همین باعث ایجاد اون درگاه میشه.
این پاسخ کاملی برای پرسش شما بود. برای مطالعه ی بیشتر به مباحث الکترونیک و فیزیک اتمی و همینجور فیلم های یوتیوب مراجعه کن.
سلام
بنظرم پردازش مغز انسان هم به همین شیوه هست که باعث میشه با اینکه قدرت پردازشی عظیمی داره ولی جریان الکتریکی خیلی کمی استفاده کنه
من مطمئنم این حالا حالاها در حد یک خبر میمونه چون قدرت پردازشی در این حالت نسبت به پردازنده های الان خیلی بالا میره و مصرف برق فوقلعاده پایین میاد
علاوه بر اینا در این حالت هر هسته می تونه حافظه رم هم باشه چون در این حالت میشه حافظه رمی به همین شکل روی هر هسته پردازنده قرار داد و درست مثله نورون عمل کنه
هر نورون خودش هم حافظه هست و هم هسته پردازشی
بنظرم از این تکنیک برای پردازنده های آینده استفاده بشه نیازی به پردازنده های کوانتومی احساس نمیشه
اگر موفق به ساخت نمونه اولیه بشن قطعا در اینده جایگزینی برای سیلیکون پیدا می کنن واسه تابش نور و برای اتصالات از کربن نانوتیوب استفاده می کنن
ولی حالا حالاها نمیاد چون یک جهش بزرگ هست و به همین دلیل صرفه اقتصادی نداره که البته منظورم هزینه ساختش نیست
ساختن همین پردازنده هاهم تقریبا هزینه ای ندارن ساخت بلفرض 2 هزار هسته پردازشی نهایت هزار دلار هزینه داره با جاشون نهایت 13 هزار دلار هرچی تعداد بالاتر بسازن بیشتر سود می کنن چون ساخت پردازنده تقریبا 3 ماهی زمان نیاز داره