كتب – رامز يوسف:
طرحت شركة TSMC التايوانية الشريحة الدقيقة الأكثر تطورًا في العالم: رقاقة 2 نانومتر (2nm). ومن المتوقع بدء الإنتاج الضخم في النصف الثاني من العام.
تُمثل الرقاقات الدقيقة أساس التكنولوجيا الحديثة، وهي موجودة في جميع الأجهزة الإلكترونية تقريبًا، من فرش الأسنان الكهربائية والهواتف الذكية إلى أجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة المنزلية. تُصنع هذه الرقاقات عن طريق وضع طبقات من مواد مثل السيليكون وحفرها لإنشاء دوائر دقيقة تحتوي على مليارات الترانزستورات.
هذه الترانزستورات هي في الواقع مفاتيح صغيرة، تُدير تدفق الكهرباء وتُمكّن أجهزة الكمبيوتر من العمل. وبشكل عام، كلما زاد عدد الترانزستورات في الرقاقة، زادت سرعتها وقوتها.
مقارنةً بالرقاقة الأكثر تطورًا سابقًا، والمعروفة برقائق 3 نانومتر، من المتوقع أن تحقق تقنية 2 نانومتر من شركة TSMC فوائد ملحوظة. تشمل هذه الفوائد زيادة في سرعة الحوسبة بنسبة 10%-15% عند نفس مستوى الطاقة، أو تقليل استهلاك الطاقة بنسبة 20-30% عند نفس السرعة.
بالإضافة إلى ذلك، تزداد كثافة الترانزستورات في رقائق 2 نانومتر بنسبة 15% تقريبًا، مقارنةً بتقنية 3 نانومتر. من المتوقع أن يُمكّن هذا الأجهزة من العمل بشكل أسرع، واستهلاك طاقة أقل، وإدارة مهام أكثر تعقيدًا بكفاءة.
ترتبط صناعة الرقائق الدقيقة في تايوان ارتباطًا وثيقًا بأمنها. يُشار إليها أحيانًا باسم “درع السيليكون”، لأن أهميتها الاقتصادية الواسعة تُحفز الولايات المتحدة وحلفائها على الدفاع عن تايوان ضد احتمالية الغزو الصيني.
أبرمت شركة TSMC مؤخرًا صفقة بقيمة 100 مليار دولار أمريكي، لبناء 5 مصانع أمريكية جديدة. مع ذلك، ثمة شكوك حول إمكانية تصنيع رقائق 2 نانومتر خارج تايوان، إذ يخشى بعض المسؤولين من أن يُقوّض ذلك أمن الجزيرة.
تأسست شركة TSMC، وهي اختصار لعبارة “شركة تايوان لتصنيع أشباه الموصلات”، عام 1987، وتُصنّع رقائق لشركات أخرى. تُشكّل تايوان 60% من سوق “المسابك” العالمي (أي الاستعانة بمصادر خارجية لتصنيع أشباه الموصلات)، وتأتي الغالبية العظمى من هذه السوق من شركة TSMC وحدها.
تُستخدم رقائق TSMC فائقة التطور من قِبَل شركات أخرى في مجموعة واسعة من الأجهزة. تُصنّع الشركة معالجات Apple من سلسلة A المُستخدمة في أجهزة iPhone وiPad وMac، وتُنتج وحدات معالجة الرسومات (GPUs) من NVidia المُستخدمة في تطبيقات التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي.
كما تُصنّع معالجات Ryzen وEPYC من AMD المُستخدمة في أجهزة الكمبيوتر العملاقة حول العالم، وتُنتج معالجات Snapdragon من Qualcomm، المُستخدمة في هواتف Samsung وXiaomi وOnePlus وGoogle.
في عام ٢٠٢٠، بدأت شركة TSMC عملية تصغير خاصة للرقائق الدقيقة، تُسمى تقنية FinFET بدقة ٥ نانومتر، التي لعبت دورًا حاسمًا في تطوير الهواتف الذكية والحوسبة عالية الأداء (HPC). الحوسبة عالية الأداء هي عملية تشغيل معالجات متعددة في وقت واحد على مشاكل حوسبة معقدة.
بعد عامين، أطلقت شركة TSMC عملية تصغير بدقة ٣ نانومتر تعتمد على رقائق دقيقة أصغر حجمًا. وقد عزز هذا الأداء وكفاءة الطاقة بشكل أكبر. على سبيل المثال، يعتمد معالج Apple من سلسلة A على هذه التقنية.
يمكن للهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية المزودة برقائق بدقة ٢ نانومتر الاستفادة من أداء أفضل وعمر بطارية أطول. سيؤدي ذلك إلى أجهزة أصغر حجمًا وأخف وزنًا دون التضحية بالطاقة.
تتمتع كفاءة وسرعة رقائق ٢ نانومتر بالقدرة على تعزيز التطبيقات القائمة على الذكاء الاصطناعي، مثل المساعدين الصوتيين، والترجمة الفورية للغات، وأنظمة الكمبيوتر المستقلة (المصممة للعمل بأقل قدر من التدخل البشري أو بدونه).
يمكن أن تشهد مراكز البيانات انخفاضًا في استهلاك الطاقة وتحسينًا في قدرات المعالجة، ما يساهم في تحقيق أهداف الاستدامة البيئية.
يمكن أن تستفيد قطاعات مثل المركبات ذاتية القيادة والروبوتات من زيادة سرعة المعالجة وموثوقية الرقائق الجديدة، مما يجعل هذه التقنيات أكثر أمانًا وعمليةً للاعتماد على نطاق واسع.
يبدو كل هذا واعدًا للغاية، ولكن في حين تُمثل رقائق 2 نانومتر إنجازًا تكنولوجيًا بارزًا، فإنها تُشكل أيضًا تحديات. أولها يتعلق بتعقيد التصنيع.
يتطلب إنتاج رقائق 2 نانومتر تقنيات متطورة مثل الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية القصوى (EUV). هذه العملية المعقدة والمكلفة تزيد من تكاليف الإنتاج وتتطلب دقة عالية للغاية.
وهناك مشكلة كبيرة أخرى وهي الحرارة. فحتى مع انخفاض الاستهلاك نسبيًا، ومع انكماش الترانزستورات وزيادة الكثافة، تُصبح إدارة تبديد الحرارة تحديًا بالغ الأهمية.
يمكن أن يؤثر ارتفاع درجة الحرارة على أداء الرقاقة ومتانتها. بالإضافة إلى ذلك، قد تصل المواد التقليدية مثل السيليكون، على هذا النطاق الصغير، إلى حدود أدائها القصوى، ما يتطلب استكشاف مواد مختلفة.
مع ذلك، فإن القوة الحسابية المُحسّنة، وكفاءة الطاقة، والتصغير الذي تُتيحه هذه الرقاقات، قد يُمهد الطريق لعصر جديد من الحوسبة الاستهلاكية والصناعية.
قد تُحدث الرقاقات الأصغر حجمًا نقلة نوعية في تكنولوجيا المستقبل، حيث تُنتج أجهزةً ليست قوية فحسب، بل أيضًا غير ظاهرة وصديقة للبيئة.
المصدر: The Conversation
اقرأ أيضا:
