کربن، سلطان دوران بعد از سیلیکون
مشکل تراشه های سیلیکونی این است که بشر تبحر زیادی در ساخت آنها پیدا کرده. پس، از این منظر، خیلی هم خوب است که داریم به آخرهای توان تکنولوژیک مان در استفاده از سیلیکون می رسیم و بالاخره پژوهشگران از سر اجبار هم که شده دنبال «تراشه های پسا-سیلیکون» بیفتند.
چندی پیش از گرافین (نام یکی از چندگونی های کربن) نوشتیم و اینکه با قابلیت های اش توانسته نظر دانشمندان را به خود جلب کند و تا از آن در ساخت نسل های بعدی تراشه ها استفاده کنند.
حالا هم یک تیم تحقیقاتی در آمریکا چیزی ساخته اند که به ما سر نخی از فناوری احتمالی تراشه های آینده می دهد: کربن. آنها نانو لوله هایی از جنس کربن ساخته اند و با آن یک گیت منطقی به وجود آورده اند که با جریان الکتریکی بسیار ضعیف کار می کند.
در واقع این تیم تحقیقاتی با استفاده از نانو لوله های کربنی موفق به تولید ترانزیستورهای شبه CMOS شده و ترازیستورهای جدید را برای ساخت یک گِیت منطقی به کار برده. با ترکیب این ترانزیستورها در پیکربندی های شناخته شده و رایج این امکان به وجود می آید که گیت های NAND و NOR جدیدی ساخته شود. این دو گیت به طور گسترده در اکثر مدارات الکترونیک به کار می روند و در این صورت این امکان به وجود می آید که از آنها در همین شکل سنتی تراشه های سیلیکون-پایه استفاده کنند.
CMOSها نسبت به انواع دیگر ترانزیستورها از بهره توان بالاتری برخوردارند چراکه در حالت پایدار، یکی از دو ترانزیستوری که یک گیت منطقی را ساخته اند خاموش می شود و در نتیجه هیچ توانی مصرف نمی کند. حالا وقتی ترانزیستورهای بسیار کم مصرف تر کربنی را به کار بگیرید در حالت پایدار فقط ۰.۱ نانووات توان نیاز خواهید داشت. در نقطه اوج مصرف مثل زمانی که مدار در حال تغییر وضعیت از حالت خاموش به روشن است با ۱۰ نانو وات هم کار راه می افتد.
این مقادیر نسبت به توانی که با فناوری کنونی تلف می شود ناچیز است. چنین کاهشی علاوه بر اینکه باعث افزایش طول عمر باتری دستگاه ها می شود از اتلاف گرمایی هم جلوگیری می کند و می توان به طور جدی در تصور سنتی درباره گرماگیرها (Heat Sink) تجدید نظر کرد.
چیزی که محققان آمریکایی به آن رسیده اند یک معماری تراشه با توان مصرفی پایین است که توسط نانو لوله های کربنی ساخته شده. وقتی این ابداع به طور عملی در یک تراشه به کار گرفته شود دو نتیجه به همراه خواهد داشت؛ نخست اینکه پردازنده های دستگاه های همراه به توان بسیار کمتری نیاز خواهند داشت و حتی شاید با راهکاری هایی بدون باتری یا با انرژی خورشیدی کار کنند چیزی که تا کنون ممکن نبوده. دوم اینکه مهندسان می توانند در تراشه هایی با ابعاد قبلی، ترانزیستورهای بیشتری جا دهند و این کار را بدون افزایش مشهود دمای دستگاه یا از دست رفتن عمر باتری دستگاه محقق کنند.
بله، کربن همان عنصری ست که موتور محرک انقلاب صنعتی را به حرکت در آورد (زغال سنگ) و حالا هم به کمک بشر آمده تا در انقلاب بعدی او (افزایش توان رایانش) نقشی کلیدی ایفا کند. اما مهم تر از و شگفت تر اینکه گویی فیلم های علمی-تخیلی دارند به حقیقت می پیوندند و با رشد علم در این زمینه، آدم آهنی ها کم کم مثل ما آدم کربنی می شوند. شما چه فکر می کنید؟
