آیا ذغال سنگ ماده اصلی ساخت پردازنده‌های نسل جدید خواهد بود؟

پژوهشگران به دنبال راهی برای جایگزین کردن اکسید فلز مورد نیاز برای عایق‌سازی ترانزیستورها در تراشه‌های نیمه‌هادی هستند. در این راستا، ماده‌ای که توانسته زغال سنگ توانسته به عنوان یک کاندید مناسب عمل کرده و چشم‌انداز روشنی برای صنعت تراشه‌های نیمه‌هادی نمایش دهد.

نیمه هادی‌ها برای عملکرد صحیح خود به چند ماده مختلف متکی هستند. گرچه تراشه‌های نیمه هادی عمدتاً از سیلیکون ساخته می‌شوند، اما مواد دیگری همچون اکسید فلز نیز در ساخت آن‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اکسید فلز درواقع نقش یک عایق برای ترانزیستورهای سیلیکونی را برعهده داشته و از خروج جریان الکتریکی از ترانزیستور جلوگیری می‌کند. به عبارت ساده‌تر، مهندسان از اکسید فلز برای عایق کردن ترانزیستورها و جلوگیری از نشتی الکتریکی بهره می‌برند.

گرچه این روش تولید نیمه هادی تا به امروز مورد استفاده قرار گرفته، اما یک مشکل جدید و رو به رشد در این مسیر وجود دارد. اکنون به نقطه‌ای رسیده‌ایم که تقاضا برای تراشه‌های محاسباتی قدرتمند به دلیل گسترش فناوری‌های نوظهوری همچون هوش مصنوعی (AI) افزایش یافته و این مسئله منجر به کمبود روزافزون سیلیکون در بازار جهانی شده است.

در نتیجه این روند، اکنون صنعت نیمه هادی ناامیدانه به دنبال یافتن مواد جدید و در دسترس‌تر برای جایگزینی آن با سیلیکون است.

پردازنده بعدی شما احتمالاً ذغالی خواهد بود!

در این راستا، تیمی از پژوهشگران علوم کامپیوتر در حال بررسی زغال سنگ به عنوان یک جایگزین بالقوه برای فیلم اکسید فلز هستند تا عایق‌کاری ترانزیستورهای دو بعدی نسل بعدی را با استفاده از آن‌ها انجام دهند.

البته زغال سنگ قرار نیست جایگزین ترانزیستورهای سیلیکونی باشد، بلکه یک ماده جدید برای عایق کردن ترانزیستورهای غیرسیلیکونی خواهد بود.

در حال حاضر محققان در حال آزمایش ماده‌های دیگری برای جایگزین کردن آن‌ها با سیلیکون هستند. به عنوان مثال، می‌تواند به گرافن و مولیبدن اشاره کرد که به دلیل مسطح بودن بسیار زیاده این دو ماده می‌توان از آن‌ها برای ساخت ترانزیستورهای دو بعدی بهره برد. نکته جالب آن است که ماده گرافن را می‌توان در ضخامت یک اتم واحد نیز تولید کرد.

با تمام این تفاسیر، یکی از اصلی‌ترین مشکلات ترانزیستورهای دو بعدی آن است که اکسید فلز نمی‌تواند به اندازه کافی عایق‌بندی آن‌ها را انجام دهد. این امر منجر به نشتی الکترونیکی شده و ترانزیستورها را از کار می‌اندازد.

به گزارش Tomshardware، در مقابل زغال سنگ وجود دارد که به گفته پژوهشگران توانایی بسیار بیشتری در عایق کاری ترانزیستورهای گرافن و مولیبدن داشته و سطح بسیار صاف ترانزیستور را به خوبی عایق‌بندی می‌کند.

فرایند تحقیق و توسعه (R&D) در زمینه عایق‌های مبتنی بر زغال سنگ همچنان در مراحل اولیه خود قرار دارد، با این وجود موفقیت در جایگزینی اکسید فلز با زغال سنگ می‌تواند پیامدهای جالب و چشمگیری برای صنعت تولید نیمه هادی‌ها به ارمغان آورد.