دائرة كهربائية من أنابيب نانوية كربونية
مقالة مفصلة: أنبوب نانوي كربوني
حدقت في مجهر إليكتروني، داخل معمل فرانسس روس هنا. ومن الممكن أن تقنع نفسك أن دكتورة روس، عالمة المواد، للقرن الحادى والعشرين, هى في الواقع أحدى مزارعات الأقزام, في بعض عوالم السيليكون . الدكتورة روس ، وهى باحثة في I.B.M. تقوم بزراعة محصول من الفطر، من أسلاك السليكون المتناهية الصغر على شكل واحد يمكن أن تصبح في يوم ما اللبنات الأساسية لبناء نوع جديد من الالكترونيات . الأسلاك النانوية هي مجرد مثال واحد ، على الرغم من أن واحدة من أكثر التحولات الواعدة الآن تحدث في علوم المواد ، حيث يهرول الباحثون الآن لتهيئة الجيل القادم من ,أجهزة التبديل ,أصغر وأسرع وأقوى من ترانسستورات اليوم. والسبب في أن العديد من علماء الكمبيوتر يناضلون من أجل تحقيق هذا الهدف هو أن تقليص حجم الترانزستور قد وصل إلى حدود فيزيائية أساسية. وعلى نحو متزايد ، فإن شركات تصنيع الترانزستور تتصدى للتعامل مع الآثار سوبتوميك ( ما وراء أبعاد الذرة) , مثل ميل الإليكترونات الى "تسرب" خلال المواد عبر حدودها. الالكترونات التى تسربت تجعل من الصعب أن نعرف متى يكون الترانسستور, في حال القطع أو حال التوصيل، وهي المعلومات التي تجعل من الممكن إجراء الحوسبة الالكترونية. أنها تؤدى أيضا إلى الحرارة الزائدة, وهى لعنة تعانى منها أسرع رقائق الكمبيوتر
نحن نعمل على توسيع جهودنا في التقليص .نحن نعمل في الخداع منذ 90 نانومتر, قال براد مكيردى, وهو موظف في آى بى إم ,وواحد من” من مصصمى الرقائق البارزين, في إشارة الزيادة في التقنيات الغامضة لهذه الصناعة بشكل متزايد قد يستخدم في تصنيع دوائر أصغر.
فمثلا, على مدى ثلاثة أجيال ماضية للتكنولوجيا, إستخدمت إنتل, مادة تسمى “السيليكون المتوتر ” حيث توضع طبقة من ذرات السيليكون و قد إمتدت أبعد من المسافة الذرية العادية بإيداعها على رأس مادة أخرى مثل الجرمانيوم السليكون.
باحثون آخرون ورجال أعمال يعتقدون أن تقليص حجم الترانسستور يمكن أن يستمر ، على الأقل لبعض الوقت ، ذلك ان المرحلة الحالية للصناعة القياسية موسفت (إنگليزية: Mosfet، اختصار للميتال-أوكسد فيلد إفيكت ترانسستور) يمكن أن يكون فعالا لتسخيرها لعدة أجيال من التكنولوجيا.
المديرين التنفيذيين في شركة إنتل للتكنولوجيا الرقائق, أكبر شركة في العالم لصناعة شيبات الكمبيوتر, يقولون أن إزدواج تقنيات أكثر تقدما للطباعة التصويرية ,مع أنواع جديدة من المود, وبتغيير تصميم الترانسستور , سوف يصبح من الممكن الإستمرار في تقليص الحجم إلى أقل من خمسة نانومترات — على نحو فعال مع الإرتقاء بالصناعة إلى الأمام حتى نهاية العقد المقبل .
“السيليكون من المحتمل أن يبقى, أطول مما نتوقع ,” قال مايكل جيم ماىبيرى ، وهو نائب رئيس , إنتل نائب الرئيس ومدير أبحاث الشركة لمكونات البرنامج.
كل من آي بي إم وإنتل ملتزمان علنا لفئة جديدة من الترانزستورات FinFETs المعروفة التي يمكن استخدامها في وقت مبكر من تقنية 22 نانومتر جيل ابتداء من عام 2011 أو عام 2012. اسمه لجزء من التبديل(switching) التي تمثل زعنفة السمك, هذه الترانزيستورات لها ميزة مزدوجة لتقديم مزيد من الكثافة لأنهم يميل عموديا من المستوى الخاص بشريحة السيليكون, مع خواص عزل جيدة, مما يجعل من الأسهل للسيطرة على التحول من الحالة 1 إلى الحالة 0.
لكن عاجلا أم آجلا ، سوف يؤدى إكتشاف المواد الجديدة وعمليات التصنيع الجديدة التى تكون ضرورية للحفاظ على جعل تكنولوجياالكمبيوترأرخص من أي وقت مضى. و على المدى الطويل, مفاتيح جديدة قد تكون على أساس مغناطيسي, كمى أو حتى مفاتيح تبديل نانو ميكانيكال . احتمال واحد سيكون لاستخدام التغيرات في دوران الإلكترون الفردية لتمثيل 0 أو 1.“إذا نظرتم إلى المستقبل, سيوجد هناك شجرة متفرعة و هناك مسارات ممكنة قد نتخذها "، ممل قاله الدكتور ماى بيرى
فى معمل الدكتورة روس في آى بى إم ., يركز الباحثون على مزيد من التكنولوجيا في المدى القريب. انهم يبحثون فكرة إنشاء مفاتيح FinFET في عملية جذرية جديدة التى تنأى بعيدا عن عمليات النقش القديمة. بل هو نوع من nanofarming. دكتورة روس تقوم برش جزيئات الذهب إلى أصغر من عشرة نانومترات في القطر على substrate الركازة ثم تغمرها في غاز السيليكون عند حوالي درجة 1،100 درجة فهرنهايت. هذا يتسبب في أن الجزيئات تصبح "فوق التشبع" مع السيليكون من الغاز ، والتي سوف يعجل إلى الترسب إلى مادة صلبة ، وتشكيل الأسلاك التي تنمو عموديا.
آي بي إم تضغط بقوة على تطوير هذه التكنولوجيا ، التي يمكن أن تكون متاحة تجاريا بحلول عام 2012 ، قالت. في الوقت نفسه اعترفت بأن تظل هناك تحديات كبيرة في اتقان تكنولوجيا أسلاك متناهية الصغر.. إن الأسلاك التى تشبه خيوط المشروم, في معملها تشبه قليلا شجرة شجرة البونساى . لتقديم هذا النوع من الأداء في التحول(Switching) يتطلب من شركات تصنيع الرقاقات التأكيد على الباحثين لجعلها الرقاقات بحيث تبدو أسطحها تماما عادية(Regular).وعلاوة على ذلك ، يجب أن تكون التقنيات المتقدمة لجعلها تتصرف مثل أشباه الموصلات.
آي بي إهى أيضا تستكشف الأفكار الخطرة مثل "اوريغامي الحمض النووي" ، وهي العملية التي وضعها بول روثيموند ، عالم الكومبيوتر في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. التقنية تشمل خلق أشكال ثنائية وثلاثية الأبغاد عن طريق التحكم في طى ضفيرة الدنا الفيروسى مع متعددة صغيرة “تيلة” حبل. فمن الممكن أن يشكل كل شيء من مثلثات نانومترية النطاق والمربعات إلى الأشكال أكثر تفصيلا مثل الوجوه المبتسمة وخريطة تقريبية لأمريكا الشمالية. يمكن أن يؤدي يوما ما إلى تطبيق في الحمض النووي مثل هذه الأشكال التي يمكن استخدامها لإنشاء السقالات مثلما قوالب خشبية تستخدم الآن لإنشاء الهياكل الخرسانية. أشكال الدى إن اى, فمثلا, يمكن إستخدامها بدقة كبيرة لتحديد جزيئات الذهب النانومترية, التى يمكن إستعمالها لخلق الأسلاك النانوية ونموها . والحمض النووي من شأنه أن يمكن استخدامها فقط للتوفيق بين الدوائر ، وسوف يتم تدميرها من قبل ارتفاع درجات الحرارة التي تستخدمها في عمليات صنع الرقائق.
لدى إنتل هناك اهتماما كبيرا في بناء مفاتيح تبديل FinFET ولكن أيضا في إيجاد سبل واعدة لدمج الثالث إلى الخامس من المواد على أعلى من السيليكون ، فضلا عن استكشاف المواد مثل الجرافين والأنابيب النانومترية الكربونية ، التي كانت الشركة قد قدمت النموذج الأولى مفاتيح تحويل صغيرة مثل 1.5 نانومتر في القطر ، وفقا للدكتور ماى بيرى. مواد لها خصائص جديدة مثل زيادة تنقل الإلكترون التي قد تجعل الترانزستورات التي هي أصغر حجما وأسرع من تلك التي يمكن أن تكون مصنوعة من السليكون.
و في هذا البعد الضئيل جدا, لدينا المشكلة كيف نصنع الوصلات داخل الأنابيب في المقام الأول "، وقال. انها ليست مجرد كيف ستعمل هذه الأنابيب النانوية، ولكن كيف يمكن دمجها في النظام. و بالنظر إلى كل التحديات التى ستواجهها كل تقنية جديدة لصناعة الرقائق بالإضافة إلى الإنخفاض الحاد في الاستثمار في تلك الصناعة, لتقترح أن الأصغر والأسرع و الأرخص سيكون أفضل فإن الاتجاه قد يكون في الواقع على شفا تباطؤ إن لم يكن سيتوقف. ثم مرة أخرى ، كما يشير الدكتور ماى بيرى ، فالصناعة لها طريقتها لإضفاء الدهشة على وجوه المشككين.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
المصادر
JOHN MARKOFF (2009-08-31). "After the Transistor, a Leap Into the Microcosm". نيويورك تايمز. Retrieved 2009-09-05.