ومع ذلك، قد تحافظ شركة Orbitronics على استثماراتها في تكنولوجيا السيليكون حتى بعد أن تصل تكنولوجيا اليوم إلى حدودها القصوى
آفي بيليزوفسكي
مختبر IBM في جامعة ستانفورد
الرابط المباشر لهذه الصفحة: https://www.hayadan.org.il/orbitroics0805.html
على مدى أربعين عامًا تقريبًا، تمكنت صناعة أشباه الموصلات من تقليص المكونات الإلكترونية الموجودة على شريحة السيليكون بشكل مطرد، مما يوفر أداءً أكبر بكثير لأجهزة الكمبيوتر. الآن، القوانين الأساسية للفيزياء تحد من التطور وهذا يتطلب من الصناعة إجراء أبحاث لإيجاد البدائل. في مقال نُشر في الأول من أغسطس في النسخة الإلكترونية من مجلة Physical Review Letters (PRL)، قدم علماء الفيزياء في جامعة ستانفورد "المدارات الإلكترونية"، وهي بديل للإلكترونيات التقليدية التي قد تسمح للعلماء يومًا ما بتجاوز هذا الحد المخيف والاستمرار في استخدام الأجهزة الرخيصة. والسيليكون المألوف. "إن تصغير رقائقنا محدود بسبب تشتت الضوء" كما يقول شوتشنغ تشانغ، أستاذ الفيزياء والفيزياء التطبيقية ومهندس الإلكترونيات أيضًا، والذي شارك في كتابة المقال في PRL. "يتم فقدان ما يصل إلى 1 بالمائة من الطاقة الكهربائية في الدوائر بسبب تسرب الحرارة، مما يجعل التصغير مهمة باهظة الثمن.
"سبينترونيكس"
في السنوات الأخيرة، بلغت الأبحاث الرامية إلى إيجاد بدائل لأشباه الموصلات الحالية ذروتها باكتشاف تقنية النانو تسمى "الإلكترونيات السبينية"، والتي تستخدم خاصية "الدوران" للإلكترون لإنتاج نوع مبتكر من التيار الذي يمكن للدوائر المتكاملة معالجته كمعلومات. يشير الدوران إلى الطريقة التي يدور بها الإلكترون حول محوره، على غرار دوران الأرض. في عام 2003، أظهر تشانج وزملاؤه في جامعة طوكيو أن إنتاج ومعالجة تيار من الإلكترونات المغزلية المنظمة داخل مجال كهربائي لن يسبب أي خسارة خلال الحرارة - وهي تقنية تسمى الإلكترونيات السبينية. يعمل تشانغ الآن كمدير مشارك لمركز IBM Spintronics للعلوم والتطبيقات في جامعة ستانفورد، جنبًا إلى جنب مع البروفيسور جيمس هاريس (هاريس) من جامعة ستانفورد وباحث زميل من شركة IBM يُدعى ستيوارت باركين (باركين). يقوم المركز، الذي تأسس عام 2004، بإجراء أبحاث في العديد من تطبيقات الإلكترونيات السبينية، بما في ذلك الموصلية الفائقة في درجة حرارة الغرفة والحوسبة الكمومية.
لعب الملائكة
وعلى الرغم من كل إمكاناتها، فإن اقتصاد الإلكترونيات السبينية يتمثل في أنها لا تعمل مع الذرات الأخف مثل السيليكون (السيليكون)، وهو ما تفضله صناعة الإلكترونيات الدقيقة. في مقدمة بحث تشانغ الجديد في ورقة بحثية في PRL، أظهر هو وطالبا الدكتوراه أندريه بيرنويج وتايلور هيوز كيف، من الناحية النظرية، يمكن للسيليكون استخدام تقنية قريبة يسمونها الإلكترونيات المدارية. وقال تشانغ إنه باستخدام الإلكترونيات المدارية، سيكون صانعو الرقائق قادرين على الاستفادة من الإلكترونيات السبينية دون التخلي عن السيليكون. تتضمن كل من الإلكترونيات المدارية والإلكترونيات السبينية خاصية فيزيائية تسمى الزخم الزاوي، وهي خاصية موجودة في أي كتلة تتحرك حول نقطة ثابتة، سواء كانت كرة أو إلكترونًا.
مثل التيار الكهربائي الناتج عن تدفق الإلكترونات سالبة الشحنة في الدوائر التقليدية المتكاملة لدينا، سيتكون التيار الدوار من تدفق الإلكترونات مع زخمها الزاوي في الدائرة المدارية. "إذا قمت بدفع الإلكترونات للأمام في مجال كهربائي، فإن التيار المداري سيكون عموديًا على هذا التيار الكهربائي." قال تشانغ. "لن تحمل شحنة، بل الزخم الزاوي المحيطي المتعامد مع الاتجاه الذي تتحرك فيه الإلكترونات. وهكذا، يوضح أنه باستخدام الإلكترونيات المدارية، سيظل السيليكون يوفر تيارًا مفيدًا دون فقدان الحرارة في درجة حرارة الغرفة. تتطلب بعض التقنيات البديلة درجات حرارة باردة يصعب تشغيلها وصيانتها مكلفة. وأضاف
"من النظرية إلى التطبيق"
وأشار الباحثون إلى أن الإلكترونيات المدارية لا يزال أمامها تطور طويل قبل أن تصبح تقنية تطبيقية في صناعة أشباه الموصلات. قال تشانغ: "إنها جديدة جدًا". "عندما يتم اكتشاف شيء ما لأول مرة، فمن الصعب تحديد عدد الصعوبات التي ستتراكم في الطريق إلى العالم العملي." وأضاف ويتفق معه هاريس. لن يتم الوفاء بأي من وعود الإلكترونيات السبينية خلال العقد القادم على الأقل حتى تصبح التكنولوجيا تكنولوجيا تجارية ناضجة. لن يحدث ذلك على الفور، حتى لو تمكنا من اتباع الخطوات حتى الآن". قال.
ومع ذلك، إذا أثبتت Orbitronics أنها قابلة للتطبيق اقتصاديًا كتقنية إنتاج، فسيكون ذلك ميزة للصناعة لتكون قادرة على البقاء مع السيليكون." قال تشانغ. "هناك استثمارات ضخمة في إنتاج السيليكون." قال. "لن نكون قادرين على التغيير بين عشية وضحاها إلى مادة جديدة."
".
إلى بيان صحفي لجامعة ستانفورد
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~233206195~~~80&SiteName=hayadan
