ابتكار صيني جديد: شريحة ثنائية الأبعاد تخالف تقنيات السيليكون وتتفوق على المنافسين
أعلن فريق بحثي في جامعة بكين بقيادة أستاذ الكيمياء الفيزيائية بينغ هايلين عن تطوير شريحة جديدة ستحدث ثورة في عالم الشرائح والمعالجات، مما يعيد تشكيل مفاهيم أشباه الموصلات. تعتمد هذه الشريحة على الترانزستورات الثنائية الأبعاد وتستغني عن السيليكون، مما يجعلها تتفوق على شرائح إنتل ذات تقنية 3 نانومتر وشرائح شركة “تي إس إم سي” التايوانية بنسبة أداء أعلى تصل إلى 40%، بالإضافة إلى تقليل استهلاك الطاقة بنسبة 10%.
خطوة كبيرة نحو تجاوز تحديات السيليكون
تكمن أهمية هذا الابتكار في تمكين الصين من تجاوز التحديات المتعلقة بتصنيع شرائح السيليكون. ووفقًا للبيان الرسمي الصادر عن جامعة بكين، فإن هذه الشريحة تُعد الأسرع في تاريخ صناعة المعالجات، بينما تُعتبر الترانزستورات المستخدمة فيها الأكثر كفاءة على الإطلاق.
وأشار بينغ هايلين في بيانه إلى أن الابتكارات في الشرائح التقليدية التي تعتمد على المواد الحالية تُعد مجرد تطورات تدريجية، بينما سيؤدي تطوير الترانزستورات الثنائية الأبعاد إلى تغيير جذري في طريقة تصنيع الشرائح، مما سيحدث تحولًا في الصناعة بأكملها.
البزموت: العنصر الذي يفوق السيليكون
اعتمد الفريق الصيني على عنصر البزموت في تصنيع الترانزستورات، حيث أظهرت الدراسات أن البزموت يتفوق بشكل ملحوظ على السيليكون، خاصة في مجالات التصغير وكفاءة الطاقة على المقاييس الصغيرة للغاية. وقد تم استخدام مادة شبه موصلية عالية الأداء تُسمى “باي2أو2إس إي” (Bi2O2Se) إلى جانب بوابة عزل من أكسيد “باي2إس إي أو5” (Bi2SeO5) عالية العزل.
هذا التصميم المتطور مكن الباحثين من إنشاء بوابة رقيقة وخالية من التسرب، مما أدى إلى تقليل جهد التبديل، تعزيز القوة الحوسبية، تقليل استهلاك الطاقة، والحد من التسربات بفضل العزل العالي للمواد.
سنوات من البحث والابتكار
تطلب تطوير هذا الابتكار سنوات من البحث المتواصل، حيث كان الفريق الصيني قد اكتشف نظام المواد القائمة على البزموت منذ حوالي عشرة سنوات. وقد أوضح بينغ أن العقوبات التي فرضتها الولايات المتحدة على الصين، والتي استهدفت تقنيات الشرائح المتقدمة والترانزستورات السيليكونية، كانت عاملًا محفزًا وراء هذا البحث. وعلى الرغم من أن هذا الابتكار جاء استجابةً للضرورة، إلا أنه سمح للباحثين الصينيين بإيجاد حلول مبتكرة وغير تقليدية.
خلاصة
يُعد هذا الاكتشاف خطوة هامة نحو تغيير ملامح صناعة أشباه الموصلات وتطوير تقنيات المعالجات في المستقبل. كما يفتح الطريق أمام العالم لاستخدام مواد بديلة للسيليكون، مما يعزز من كفاءة الطاقة والأداء في معالجات الكمبيوتر.
المصادر
- موقع “إنترستنغ إنجنيرينغ” (Interesting Engineering)
- جامعة بكين