يقوم فريق ياباني أمريكي ببناء أول شريحة إلكترونية من السيليكون في العالم لأجهزة الكمبيوتر الذكية
حقق العلماء في اليابان والولايات المتحدة إنجازًا كبيرًا في مجال الحوسبة الذكية بعد تطوير أول بتة احتمالية تدور إلكترونيًا قائمة على السيليكون في العالم، أو p-bit. تم تصميم الجهاز من قبل فريق بحث مشترك من جامعة توهوكو اليابانية والمعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا (NIST). إنها أول بتة سپينترونية في العالم يتم تصنيعها على شريحة سيليكون باستخدام عمليات تصنيع أشباه الموصلات التقليدية. وأعلن الباحثون أنهم تحققوا تجريبيًا من تشغيل وحدة p-bit، وهي الوحدة الأساسية للحوسبة الاحتمالية. الحوسبة الاحتمالية هي مجال من مجالات علوم الكمبيوتر والذكاء الاصطناعي يركز على دراسة وتنفيذ الخوارزميات والنماذج وطرق الحساب الاحتمالية. وأشار الباحثون إلى أن “هذا الإنجاز يوفر طريقًا نحو أجهزة كمبيوتر سبينترونية واسعة النطاق لتطبيقات مثل الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي”. أجهزة الذكاء الاصطناعي الأكثر ذكاءً تعالج أجهزة الكمبيوتر التقليدية البيانات باستخدام البتات الموجودة في إحدى الحالتين: 0 أو 1. ويشكل هذا النظام الثنائي أساس التقنيات الحديثة، بما في ذلك الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر العملاقة ومراكز البيانات والذكاء الاصطناعي وكل جهاز رقمي مستخدم تقريبًا اليوم. ومع ذلك، فإنه يواجه صعوبة في البحث من خلال أعداد هائلة من الحلول الممكنة. في المقابل، تستخدم أجهزة الكمبيوتر الاحتمالية وحدات p-bit، وهي عناصر إلكترونية تتقلب عشوائيًا بين 0 و1. وهي تستخدم العشوائية المادية لاستكشاف العديد من الحالات المحتملة وجعلها جذابة للمهام التي تتضمن الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي والتحسين. هيكل مقطعي تخطيطي للبت p السبينترونيك.Credit: Shunsuke Fukami, William A. Borders et al. لقد برزت تقنية Spintronics، وهي تقنية تقوم بمعالجة المعلومات وتخزينها عن طريق معالجة الدوران الكمي الجوهري للإلكترون، كواحدة من أكثر التقنيات الواعدة لبناء أجهزة الكمبيوتر p. تستغل الأجهزة السبينترونية الخصائص المغناطيسية للإلكترونات. وشدد الباحثون على أنه “من بين العديد من التقنيات المرشحة، تعتبر الإلكترونيات السبينية واعدة بشكل خاص لأن الأجهزة المغناطيسية النانوية يمكنها بشكل طبيعي توليد سلوك احتمالي من خلال التقلبات المغناطيسية”. بنيت على شريحة السيليكون وأشرف على الدراسة جو يونج يون، دكتوراه، وهو باحث في مختبر جامعة توهوكو للإلكترونيات النانوية والإلكترونيات السبينية. قام الفريق بدمج أجهزة الإلكترونيات السبينية مباشرة على شريحة السيليكون من خلال الجمع بين تقنيات تصنيع أشباه الموصلات والإلكترونيات السبينية في كل من اليابان والولايات المتحدة. لتصنيع الترانزستورات وطبقات التوصيل السفلى، استخدم الفريق عملية CMOS بطول 130 نانومتر (130 نانومتر) التي تقدمها شركة SkyWater Technology، وهي شركة لأشباه الموصلات مقرها مينيسوتا. ثم قاموا بدمج الأجهزة النانوية فائقة المغناطيسية والأقطاب الكهربائية العلوية باستخدام مرافق تصنيع الأجهزة السبينترونية في الجامعة. أثبتت الشريحة الناتجة بنجاح الخاصيتين الرئيسيتين المطلوبتين لتشغيل البتات p. أولاً، لاحظ الفريق تقلبات عشوائية في جهد الخرج مع مرور الوقت، وأكد أن الجهاز يمكنه التبديل بشكل طبيعي بين الحالات المختلفة. لقد أثبتوا أيضًا أنه يمكن التحكم في متوسط الخرج من خلال جهد الدخل المطبق، مما يسمح بضبط السلوك الاحتمالي. وقال العلماء إن هذا هو أول عرض تجريبي للبت p السبينتروني المدمج بشكل متجانس على شريحة السيليكون باستخدام عمليات الدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات. يمكن أن تتيح هذه النتائج إنشاء حواسيب سپينترونية أكبر. وخلصت الجامعة في بيان صحفي إلى أنه “من خلال مواصلة تطوير تقنيات الأجهزة والدوائر وزيادة عدد البتات المتكاملة، يتوقع الباحثون أن تقترب أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية السبينترونية من التنفيذ العملي على نطاق واسع”. تم نشر الدراسة في مجلة IEEE Electron Device Letters.
تم النشر: 2026-06-02 21:06:00
