سيسمح التقدم في أبحاث شركة IBM باستخدام أنابيب الكربون النانوية بالإضافة إلى السيليكون ولاحقًا بدلاً منه في الإلكترونيات

وفي مقال نشر في مجلة Science، أعلن علماء من شركة IBM أنهم وجدوا طريقة جديدة لتقليص ملامسات الترانزستورات، دون المساس بأداء الأجهزة التي تعمل بأنابيب الكربون النانوية، وبالتالي فتح طريقة جديدة لإنشاء أسرع بشكل كبير ، رقائق كمبيوتر أصغر حجما وأكثر قوة، تتجاوز قدرات أشباه الموصلات التقليدية. تستثمر شركة IBM 3 مليارات دولار سنويًا في البحث والتطوير

أعلنت شركة IBM عن إنجاز هندسي كبير قد يؤدي إلى تسريع استبدال ترانزستورات السيليكون بأنابيب الكربون النانوية، باعتبارها جوهر تكنولوجيا الحوسبة المستقبلية.
لقد وجد علماء شركة IBM طريقة جديدة لتقليص نقاط اتصال الترانزستورات، دون المساس بأداء الأجهزة التي تعمل بأنابيب الكربون النانوية، وبالتالي فتح طريقة جديدة لإنشاء شرائح كمبيوتر أسرع وأصغر وأقوى بشكل كبير، بما يتجاوز قدرات أشباه الموصلات التقليدية.

نُشرت النتائج في عدد 2 أكتوبر من مجلة Science، وتمثل أنابيب الكربون النانوية فئة جديدة من المواد شبه الموصلة التي تحتوي على طبقة ذرية واحدة من الكربون مطوية في أنبوب. تشكل الأنابيب النانوية الكربونية جوهر الترانزستور، الذي ستوفر خصائصه الكهربائية المحسنة عدة أجيال من التطوير التكنولوجي بما يتجاوز القيود المادية للسيليكون.
وبهذا الاختراق، تغلبت شركة IBM على عقبة كبيرة أمام محاولات تصغير التكنولوجيا. هناك عاملان يؤثران على حجم الترانزستورات: القناة واتصالاتها. ومع صغر حجم الأجهزة، فإن الزيادة في مقاومة التلامس لأنابيب الكربون النانوية قد أضرت بالأداء الذي تم تحقيقه حتى الآن. قد تساعد النتائج التي تم الحصول عليها في هذا البحث في التغلب على مشاكل مقاومة التلامس حتى حجم الوصلات 1.8 نانومتر - وهي تقنية تبعد أربعة أجيال عن التقنية الحالية.
يمكن للرقائق التي تحتوي على أنابيب الكربون النانوية أن تحسن بشكل كبير قدرات أجهزة الكمبيوتر القوية للغاية، وتمكن من تحليل أسرع لبيانات البيانات الضخمة، وتزيد من قوة وعمر البطارية للأجهزة المحمولة و"إنترنت الأشياء" وتمكين مراكز البيانات السحابية من تقديم الخدمات بطريقة أكثر كفاءة. وبطريقة فعالة من حيث التكلفة.

لقد تم تصغير ترانزستورات السيليكون، وهي عبارة عن مفاتيح صغيرة تنقل المعلومات على شريحة، على مر السنين، لكنها وصلت الآن إلى الحد الأقصى لقدرتها على التصغير. وبما أن قانون مور يقترب من نهايته، فإن تقليل حجم الترانزستور - بما في ذلك حجم القنوات والاتصالات - دون المساس بالأداء، كان مشكلة معقدة شغلت الباحثين لعقود من الزمن.

لقد أثبتت شركة IBM سابقًا أن ترانزستورات الأنابيب الكربونية النانوية يمكنها تشغيل مفاتيح ممتازة بأبعاد قناة أصغر من عشرة نانومترات - سمكها أرق 10,000 مرة من شعرة الإنسان، وأقل من نصف تكنولوجيا السيليكون الأكثر تقدمًا اليوم. يتغلب نهج IBM الجديد في مجال الاتصالات على العقبة الرئيسية الثانية المتمثلة في دمج أنابيب الكربون النانوية في أجهزة أشباه الموصلات، مما قد يؤدي إلى شرائح أصغر ذات أداء أفضل واستهلاك أقل للطاقة.
وتقول شركة IBM إن هذه الابتكارات في مجال الرقائق ضرورية لتلبية المتطلبات الهندسية للحوسبة السحابية وإنترنت الأشياء وأنظمة البيانات الضخمة. ومع اقتراب تكنولوجيا السيليكون من حدودها المادية، يجب إعداد مواد وأجهزة جديدة وهياكل دوائر جديدة لإنشاء التقنيات الجديدة التي ستكون مطلوبة في عصر الحوسبة المعرفية.

ويظهر هذا الاختراق أن رقائق الكمبيوتر المصنوعة من أنابيب الكربون النانوية ستكون قادرة على تشغيل أنظمة المستقبل في وقت أقرب مما كان متوقعا.
وفي وقت سابق من هذا الصيف، كشفت شركة IBM عن أول شريحة اختبار مع وصلة سيليكون 7 نانومتر، مما يضع معيارًا جديدًا في تقنيات السيليكون بينما يعد بمزيد من الابتكارات لأنظمة IBM وصناعة تكنولوجيا المعلومات. من خلال تطوير الأبحاث في أنابيب الكربون النانوية لتحل محل أجهزة السيليكون التقليدية، تمهد شركة IBM الطريق لمستقبل ما بعد السيليكون، مما يحقق نتائج للاستثمار بقيمة 3 مليارات دولار في أبحاث وتطوير الرقائق التي تم الإعلان عنها في يوليو 2014.

لمقالة في مجلة العلوم