تغطية شاملة

الدوائر المنطقية القائمة على الجرافين

سيكون من الممكن دمج هذه الدوائر المنطقية السريعة جدًا غير المنطقية داخل الترانزستورات القائمة على الجرافين للاستفادة من هذه الظاهرة الفريدة (NDR). وستكون هذه الأجهزة مناسبة بشكل خاص للمهام التي تتطلب معالجة سريعة للمعلومات، مثل التعرف على الصور وتشفير المعلومات والبحث الفعال داخل قواعد البيانات.

صورة بالمجهر الإلكتروني الماسح لجهاز الجرافين المبتكر الذي يستخدم بوابة منطقية غير منطقية (مع رمز الجامعة، UCR، مطبوعًا أعلى سطح الجرافين). حجم الخط الموجود أسفل الصورة هو 1 ميكرون. [بإذن من جامعة كاليفورنيا في ريفرسايد].

صورة بالمجهر الإلكتروني الماسح لجهاز الجرافين المبتكر الذي يستخدم بوابة منطقية غير منطقية (مع رمز الجامعة، UCR، مطبوعًا أعلى سطح الجرافين). حجم الخط الموجود أسفل الصورة هو 1 ميكرون. [بإذن من جامعة كاليفورنيا في ريفرسايد].

يوصف الجرافين بأنه مادة عجيبة يمكنها تطوير مجال أشباه الموصلات إلى ما بعد عصر السيليكون، ولكن حقيقة أنها تفتقر إلى فجوة الطاقة بين نطاق التكافؤ ونطاق التوصيل (فجوة النطاق) تحد بشكل كبير من هذه العملية. بدلاً من تعديل الجرافين لخلق فجوة الطاقة هذه داخله، مما يؤدي أيضًا إلى تقليل الموصلية الإلكترونية العالية داخله، يقترح الباحثون في جامعة كاليفورنيا ريفرسايد (UCR) استخدام المنطق غير البولياني المخزن بشكل طبيعي في الجرافين.

يوضح البروفيسور ألكسندر بالاندين: "لقد أظهرت الأجهزة المعتمدة على الجرافين وفقًا لاقتراحنا مقاومة تفاضلية سلبية (NDR) - وهي ظاهرة تنشأ من البنية المتماثلة لفجوة الطاقة في الجرافين. يمكن استخدام خصائص الجهد الحالي غير الخطية للحصول على نتائج ثنائية التكافؤ وثنائية التكافؤ. وهذا يعني أنه بالنسبة لقيم مدخلات معينة سيكون من الممكن الحصول على قيمتين للمخرجات - على عكس البوابات المنطقية العادية حيث يتم الحصول على مخرجات ذات قيمة واحدة فقط (على سبيل المثال، صفر أو واحد) - ويمكن استخدام هذه في التطوير دوائر كهربائية تعتمد على بوابات منطقية غير منطقية ذات حركة إلكترونية وسرعة تشبع عالية جدًا، مما يجعل هذه الدوائر سريعة للغاية.

وفقًا للباحثين، سيكون من الممكن دمج هذه الدوائر المنطقية السريعة جدًا غير المنطقية داخل الترانزستورات القائمة على الجرافين للاستفادة من هذه الظاهرة الفريدة (NDR). وستكون هذه الأجهزة مناسبة بشكل خاص للمهام التي تتطلب معالجة سريعة للمعلومات، مثل التعرف على الصور وتشفير المعلومات والبحث الفعال داخل قواعد البيانات.

"إن وجود ظاهرة NDR في الترانزستورات المعتمدة على الجرافين يوفر لنا أفقًا جديدًا لتطوير دوائر منطقية تناظرية خاصة ستكون قادرة على تقديم حل لمختلف المشكلات بشكل أكثر كفاءة من المعالجات الرقمية العادية" ، يضيف ويقول الرائد الباحث.

أخبار الدراسة

المقال كاملا

تعليقات 3

  1. هناك أيضًا مشكلة أخرى قد تستحق المعالجة بينما لا يزال الوقت مبكرًا، وهي أن الجرافين بحد ذاته مادة سامة وخطيرة للغاية على الخلايا.
    وقد تم بالفعل إجراء دراسات على الأجسام الحية حول مخاطر استنشاقه.
    ربما قبل القفز على "ما يمكن فعله به" سيفكرون في "إجراءات العلاج"

  2. ضعيف جدا يتطلب المزيد من البحوث التي لم يتم القيام بها. يبدو وكأنه محاولة لجمع منحة.
    سؤال يجيب عليه المقال: تصغير الجهاز يسمح على مستوى بوابة واحدة أو عدد منفصل من البوابات
    إعطاء سرعة حسابية تبلغ مئات الجيغاهرتز بدلاً من بضع غيغاهرتز، بسبب القدرة على تطوير بوابة منطقية تخضع لقوانين فيزيائية مختلفة عن قوانين السيليكون.
    ليس من الواضح مدى سرعة التبديل في أجهزة النانو، فإذا افترضنا أن التقسيم يبلغ حوالي 0.7 سرعة الضوء، فإن سرعة الإلكترون سريعة بالفعل.
    ثم يطرح السؤال. يتميز حساب الطاقة للمعالج المنطقي بالتردد المربع الذي يساوي واحدًا مقسومًا على زمن عبور العقدة المربعة. على عكس السيليكون، ألن يحترق الجرافين عند ترددات 150 جيجاهيرتز مثلا؟
    المشكلة إذن هي أنه يلزم وجود فجوة فارغة كبيرة بين البوابات وإلا فإنها ستحترق، ويلزم وجود مصدر بارد.
    لا تكمن المشكلة في التصغير فحسب، بل المشكلة التي تتسبب حاليًا في تطوير معالجات متعددة النواة، بدلاً من الزيادة السريعة في التردد، بسبب التصغير. المشكلة الثانية هي التسخين الذي لا يطاق في الترددات العالية الناتج عن مكونات صغيرة للغاية.
    هذه كلها أسئلة تستحق الإجابة عليها في المقال، أو كإجابة تكميلية هنا. هل تشتت الطاقة الحرارية للجرافين، أو بدلاً من ذلك القدرة على حمل ترددات عالية جدًا، يمكّن من تطوير شريحة كثيفة تحتوي على عشرات الملايين من البوابات؟

  3. مثيرة للاهتمام للغاية، ولكنها غير مفهومة بشكل كافٍ: هناك العديد من المفاهيم الجديدة تمامًا لشخص عادي مثلي. ربما من الممكن توسيع المعلومات وشرح ما هي البوابات غير المنطقية، ما هي فجوة الطاقة وكيف يتم استخدامها عادة، ما هي المقاومة التفاضلية السلبية؟
    شكر

ترك الرد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها *

يستخدم هذا الموقع Akismat لمنع الرسائل غير المرغوب فيها. انقر هنا لمعرفة كيفية معالجة بيانات الرد الخاصة بك.