ستعمل الترانزستورات المعتمدة على الكربون على زيادة ذاكرة الأجهزة المحمولة

فازت دراسة من جامعة تل أبيب بجائزة جذبت انتباه عمالقة الصناعة الإلكترونية

تعتبر الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية أجهزة المستقبل، ولكن تبين أن بها بعض العيوب. المشكلة الأكثر شيوعًا هي ذاكرة الوصول العشوائي المحدودة، والتي تحد من عدد التطبيقات التي يمكن تشغيلها في وقت واحد، بل وتتسبب في استنزاف البطاريات بسرعة. وقد وجد باحث من جامعة تل أبيب مؤخراً حلاً مبتكراً لهذه المشاكل المعروفة.

يوضح طالب الدكتوراه إيلاد منتوفيتش ومشرفه الدكتور شاهار ريختر، من قسم الكيمياء ومركز علوم النانو وتكنولوجيا النانو في جامعة تل أبيب، أن التصغير المستمر لتكنولوجيا السيليكون يخلق صعوبة متزايدة في بناء ذاكرة كبيرة - ويرجع ذلك أساسًا إلى صعوبة في تقليل المكثف المستخدم لتخزين المعلومات. استخدم مينتوفيتش جزيئات الكربون التي تسمى 60C لبناء ترانزستور ذاكرة صغير ومتطور قادر على نقل وتخزين الطاقة، مما يلغي الحاجة إلى مكثف تمامًا.

يقوم الترانزستور الجزيئي، الذي يمكن تصنيعه بحجم 5 نانومتر (مع قناة قد يصل حجمها إلى XNUMX نانومتر)، بتخزين المعلومات وإرسالها بسرعة كبيرة. إن التطوير المبتكر، الذي تم إنتاجه بعمليات قياسية، جاهز بالفعل للإنتاج في مرافق التكنولوجيا الفائقة الحالية، وقد أبدت الشركات الكبيرة في صناعة الذاكرة بالفعل اهتمامًا بهذه التكنولوجيا. وفي شهر مايو، فاز مينتوفيتش بالجائزة الأولى في الدورة الخاصة بأساليب المواد المبتكرة في مجال الإلكترونيات الدقيقة، في المؤتمر الأوروبي لجمعية أبحاث المواد. تم نشر أساس هذه التكنولوجيا في مجلة Advanced Materials and Applied Physics Letters.

سد الفجوة التكنولوجية
وفقًا لمينتوفيتش، فإن الأجهزة المحمولة مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية هي وسائل الحوسبة في عصر ما بعد الكمبيوتر الشخصي. تعمل الأجهزة المحمولة، الصغيرة الحجم والتي تعمل بالبطاريات، على سد الفجوة التكنولوجية بينها وبين الكمبيوتر الشخصي والكمبيوتر المحمول التقليدي بسرعة - عندما يتعلق الأمر بقوة الحوسبة وسعة التخزين. ومع ذلك، فهم يعانون من نقص ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، وهي نفس "ذاكرة الوصول العشوائي" اللازمة للتشغيل المنتظم للكمبيوتر، وخاصة للتشغيل المتوازي للبرامج. إن أجهزة ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) الموجودة اليوم كبيرة الحجم من الناحية المادية، وتستهلك كمية كبيرة من الطاقة، لذا فهي لا تعمل بشكل جيد في الأجهزة المحمولة. وهذا هو في الوقت نفسه ميزة كبيرة لأجهزة الكمبيوتر الثابتة والمحمولة.

منذ 15 عاماً، أدرك الخبراء أن المشكلة في تصغير الأجهزة الإلكترونية تكمن في الحجم المادي للأجهزة اللازمة لتشغيلها. ظلت فكرة الترانزستور الذكي، الذي يمكن أن يلغي الحاجة إلى مكثف، حلمًا تكنولوجيًا منذ ذلك الحين - ويبدو أنه أصبح حقيقة الآن...

استوحى منتوفيتش إلهامه من عمل البروفيسور أفراهام نيتسان الحائز على جائزة إسرائيل من قسم الكيمياء في جامعة تل أبيب، والذي أثبت أن الجزيء يمكنه تخزين المعلومات والشحنات الكهربائية داخله في وقت واحد، وذلك بفضل بنيته الخاصة. لتطبيق هذه النتائج على الترانزستورات، استخدم منتوفيتش جزيئات 60C، والتي تتكون من 60 ذرة كربون. فوضعهم داخل قناة الترانزستور، وصنع ترانزستورًا سريعًا وصغيرًا، قادرًا على تخزين المعلومات.

العالم ينتمي إلى الهواتف المحمولة

ويعتقد منتوفيتش أن هذه التكنولوجيا ضرورية للغاية في عالم الأجهزة المحمولة. ويقول: "في عام 2012، باعت شركات التكنولوجيا الكبرى، ولأول مرة في تاريخها، عددًا أكبر من الأجهزة اللوحية والهواتف الذكية مقارنة بأجهزة الكمبيوتر المحمولة بجميع أنواعها". "عندما يتم دمج التكنولوجيا الجديدة في الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية في المستقبل، فإنها ستتمتع بذاكرة أكبر بكثير، قريبة في الحجم من الذاكرة التي يوفرها الكمبيوتر المحمول التقليدي. مع هذه الذاكرة سيكون من الممكن تشغيل التطبيقات في نفس الوقت. بالإضافة إلى أن الجهد الكهربائي منخفض، وبالتالي سيتم تقليل استهلاك الكهرباء بشكل كبير، وسيكون عمر البطارية أطول.

والخطوة التالية هي العثور على منشأة تصنيع مجهزة بالمواد اللازمة لتصنيع الترانزستور الجديد. وفقًا لمانتوفيتش، فإن إحدى مزايا الذاكرة الجزيئية هي أنه يمكن إنتاجها في أي مكان تقريبًا - باستخدام المعدات القياسية اليوم في المصانع عالية التقنية، وبمساعدة تقنيات التجميع المبتكرة التي طورها مانتوفيتش نفسه. ويقول: "إن المسافة إلى التنفيذ ليست كبيرة".