ووفقا ل "العلم" الموقع الرسمي الولايات المتحدة المجلة ذكرت 24 يوليو، أعلنت DARPA ما مجموعه البرنامج 75 مليون $ تهدف إلى تعزيز البحوث الأساسية من خلال مواد جديدة وتصاميم جديدة تشمل أنابيب الكربون النانوية، بما في ذلك إحياء صناعة الرقائق على مدى السنوات الخمس المقبلة، مشروع DARPA هذا العام سوف تنمو إلى 300 مليون $، بلغ 1.5 مليار $، وتوفير التمويل اللازم لالأوساط الأكاديمية والصناعية.
وفي هذا الصدد ، قال إيريكا فوس ، خبير سياسة علوم الكمبيوتر بجامعة كارنيجي ميلون في الولايات المتحدة ، بفرح: "إنها لحظة حاسمة لاتخاذ هذه الخطوة".
رقائق السيليكون تقترب من الحدود المادية
في عام 1965 ، اقترح المؤسس المشارك لشركة إنتل ، جوردن مور ، أن عدد الترانزستورات التي يمكن استيعابها على رقاقة يتضاعف كل 18 شهرًا - وهذا ما نعرفه عن قانون مور.
في الثلاثين سنة التالية ، اتبع تطوير الشريحة قانون مور من خلال تقليل حجم المكونات على الشريحة ، ومع ذلك ، في القرن الواحد والعشرين ، انتهت ممارسة الحد من الحجم ببساطة.
إذا تقلصت الرقاقة إلى 2 نانومتر ، فإن الترانزستور الوحيد سيكون بحجم 10 ذرات فقط ، ومن المرجح أن تكون الموثوقية في مثل هذا الترانزستور الصغير إشكالية ؛ فمع اقتراب اتصال الترانزستورات ، يتم تمييز مشكلة أخرى. سوف يصبح استهلاك الطاقة أكبر وأكبر.
وقال ماكس سوراك ، وهو مهندس كهربائي في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) إنه بالإضافة إلى ذلك ، فإن سرعة الرقاقة كانت راكدة ، ولا يمكن زيادة كفاءة الطاقة للجيل الجديد إلا بنسبة 30٪.
يشير غريغوري رايت ، المتخصص في الاتصالات اللاسلكية في شركة نوكيا بيل لابز ، إلى أن الشركات المصنعة تقترب من الحدود المادية للسيليكون ، حيث تقتصر الإلكترونيات على رقائق السيليكون التي لا يزيد عرضها على 100 ذرة فقط ، مما يجبر العلماء على تبني تصاميم معقدة لمنع تسرب الإلكترونات. ويؤدي إلى أخطاء ، "ليس لدينا مجال كبير للتحسين الآن ، ونحن بحاجة إلى إيجاد طريقة أخرى."
تقول فاليريا بياتاكو ، عالمة علوم الكمبيوتر في جامعة ميشيغان ، آن آربر ، إن عددًا قليلاً فقط من الشركات يستطيع توفير منشأة لتصنيع الرقائق بقيمة مليارات الدولارات ، والتي من شأنها أن تقضي على منطقة صغيرة تقودها الشركات الناشئة. الابتكار.
وقالت شركة Flowserve أن بعض الشركات الكبرى بدأت في تصميم رقاقات مخصصة لمهام محددة ، الأمر الذي قلل بشكل كبير من دافعها للدفع للأبحاث الأساسية التي يمكن مشاركتها ، وقد أشارت دراسة أجرتها Flowserve وزملاؤها إلى أنه في عام 1996 ، انضمت 80 شركة. تم تخفيض مجتمع أبحاث أشباه الموصلات في ولاية كارولينا الشمالية ، بحلول عام 2013 ، بأقل من النصف.
مواد جديدة ، هو سعى العمارة الجديدة بعد
تعمل DARPA على سد هذه الفجوة وتوفير التمويل للباحثين بما في ذلك Surak. تستخدم Surak شرائح ثلاثية الأبعاد مصنوعة من أنابيب الكربون النانوية لصنع الرقاقات ثلاثية الأبعاد بشكل أسرع وأكثر فعالية من الترانزستورات السليكونية. التبديل.
في الوقت الحاضر ، تستخدم العديد من الشركات رقائق السليكون لصنع رقاقات ثلاثية الأبعاد ، بحيث يمكن الجمع بين وظائف المنطق والتخزين بشكل أكبر لتسريع المعالجة ، ومع ذلك ، لأن خطوط نقل المعلومات بين طبقات الرقاقة كبيرة جدًا ومبعثرة ، وهذا يؤدي إلى سرعة الشريحة أبطأ ، بالإضافة إلى ذلك ، بما أن طبقة السيليكون الأساسية ثنائية الأبعاد يجب أن تُصنع بشكل منفصل عند درجة حرارة عالية تزيد عن 1000 درجة مئوية ، فمن المستحيل بناء شريحة ثلاثية الأبعاد على أساس خطة التصنيع المتكاملة الحالية دون إذابة الطبقة الثالثة.
توضح سوراك أنه يمكن تصنيع ترانزستورات الأنابيب النانوية الكربونية في درجة حرارة الغرفة ، مما يوفر طريقة أفضل لدمج رقائق ثلاثية الأبعاد كثيفة ، على الرغم من أن رقائق 3D الخاصة بفريقهم ستكون أكبر بعشرة أضعاف من أجهزة السيليكون الأكثر تقدما ، ومن المتوقع أن تزيد سرعة وكفاءة الطاقة بمقدار 50 مرة ، وهذا بمثابة نعمة لمراكز البيانات التي تستهلك طاقة هائلة.
بالإضافة إلى ذلك ، يدعم مشروع DARPA البحث في معماريات الشرائح المرنة.
خبير الاتصالات اللاسلكية في جامعة ولاية أريزونا دانيال بليس وزملاؤه يأملون في استخدام تأثير فوري لإعادة تكوين رقاقة لأداء مهام محددة لتحسين الاتصالات اللاسلكية. بليس ملتزمة تطوير استخدام البرامج بدلا من الأجهزة لمزيج مرشح رقاقة إشارات الراديو، وهذا التقدم تمكين المزيد من الأجهزة لإرسال واستقبال إشارة خالية من التدخل. وقال إن هذا يمكن أن تحسن الاتصالات المتنقلة والأقمار الصناعية، وتسريع العديد من الأجهزة التي تتصل مع بعضها البعض النمو الأشياء.
سيتم منح منحة أخرى من DARPA للباحثين في جامعة ستانفورد لتحسين أدوات الكمبيوتر المستخدمة في تصنيع الرقائق ، حيث تقوم هذه الأدوات بالتحقق من تصاميم الرقائق الجديدة من خلال الذكاء الاصطناعي الذي يسمى تعلم الآلة. عيوب التصميم في الرقاقات المكونة من مليارات الترانزستورات ، معظمها تم إجراؤها يدويًا ، وأدوات جديدة تساعد في تسريع المهمة وزيادة قدرة الشركة على اختبار وتصنيع معماريات شرائح جديدة.
وقال مهندس الكهرباء والكمبيوتر في جامعة ستانفورد ، 3D Nanotubes وباحث مشروع التحقق من الدوائر الكهربائية Sebashhi Mitra ، إنه حتى لو نجح عدد قليل من المشاريع الجديدة ، فإن برنامج التمويل الأخير لداربا سيحدث ثورة في تصميم المنتجات الإلكترونية. وقال: "سيؤدي هذا أيضًا إلى دفع المهندسين إلى تجاوز السليكون الذي كان موجودًا في مجال الرقائق منذ عقود." ويبدو من الواضح الآن أن السيليكون سيتبع مسارًا معروفًا ، لكننا نعلم بوضوح أن المستقبل ليس هذا. تبدو مثل ".