طوّر فريق من العلماء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) تقنية جديدة لتصنيع الشرائح الإلكترونية، تتيح تقليل استهلاك الطاقة وتحسين الأداء. وتعتمد هذه التقنية على توزيع مكونات الشريحة، مثل الترانزستورات ووحدات الذاكرة، على جانبي صفيحة السيليكون بدلاً من وضعها جميعاً على جانب واحد.

مشكلة التصميم التقليدي للمعالجات

في المعالجات الحديثة، تكون الدوائر المنطقية المسؤولة عن العمليات الحسابية ووحدات تخزين البيانات متباعدة نسبياً، رغم وجودها على السطح نفسه للشريحة. هذا التباعد يؤدي إلى:

إبطاء نقل البيانات بين المكونات.

زيادة استهلاك الطاقة أثناء التشغيل.

ويرى باحثو MIT أن هذا التصميم لم يعد مثالياً مع تزايد الحاجة إلى معالجات أسرع وأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة.

استخدام الجهة الخلفية من الشريحة

اقترح العلماء حلاً مبتكراً يتمثل في استغلال الجهة الخلفية من صفيحة السيليكون لوضع عناصر إضافية، سواء للحوسبة أو الذاكرة. ويسمح هذا النهج بتقليل المسافات بين المكونات، ما يؤدي إلى تحسين سرعة الأداء وخفض استهلاك الطاقة.

تحدي الحرارة وحلّه التقني

تمثل الحرارة أحد أكبر التحديات في هذا النوع من التصميم، إذ إن تصنيع أشباه الموصلات يتطلب عادة درجات حرارة مرتفعة قد تؤدي إلى إتلاف الدوائر الموجودة على الوجه الأمامي للشريحة.

وللتغلب على هذه المشكلة، استخدم الباحثون:

أكسيد الإنديوم غير المتبلور.

تقنية تصنيع خاصة تسمح بإنتاج ترانزستورات رقيقة عند درجة حرارة منخفضة نسبياً تبلغ نحو 150 درجة مئوية.

وبذلك أمكن إنشاء المكونات الخلفية دون التأثير على الدوائر الأمامية.

ترانزستورات أصغر وأكثر كفاءة

لزيادة كفاءة الترانزستورات الجديدة، أضاف العلماء أكسيد الهافنيوم-الزركونيوم إلى بنيتها. وأسفر ذلك عن تطوير ترانزستورات فائقة الصغر بحجم يقارب 20 نانومتراً، تتميز بـ:

سرعة عالية في التبديل تصل إلى 10 نانوثوانٍ.

استهلاك أقل للطاقة مقارنة بالتقنيات الحالية.

آفاق مستقبلية للأجهزة الإلكترونية

يرى الباحثون أن هذه التقنية قد تمهّد الطريق لتطوير أجهزة إلكترونية أكثر قوة وأعلى كفاءة في استهلاك الطاقة، بما يشمل الحواسيب، والهواتف الذكية، ومراكز البيانات، حيث يُعد تقليل استهلاك الطاقة عاملاً حاسماً في تحسين الأداء والاستدامة.