يحل ترانزستور أكسيد الزنك والتيلوريوم الجديد محل 75% من مكونات أشباه الموصلات
يواجه صانعو الرقائق عملية توازن صعبة. يريد المستهلكون أجهزة أكثر ذكاءً مزودة بميزات الذكاء الاصطناعي الأسرع، لكنهم يتوقعون أيضًا أن تظل الأدوات صغيرة الحجم وباردة وموفرة للطاقة. يقوم المهندسون الآن بتجميع المزيد من الطاقة الحاسوبية في الساعات وسماعات الأذن وأجهزة الاستشعار المدمجة مقارنة بأجهزة الكمبيوتر بأكملها التي تم التعامل معها منذ عقود مضت. ويعتقد فريق بحث في كوريا الجنوبية أنه وجد طريقة لتخفيف هذا الضغط. قام العلماء في POSTECH، أو جامعة بوهانغ للعلوم والتكنولوجيا، بتطوير جهاز شبه موصل يمكنه إجراء العديد من عمليات الدوائر من تلقاء نفسه. يمكن للتصميم أن يبسط الرقائق المستقبلية مع توفير سرعات معالجة أسرع للإلكترونيات التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي. إعادة النظر في تصميم الترانزستور ركز المشروع على تقليل عدد المكونات التي تتطلبها الرقائق الحديثة. تقوم معظم أنظمة أشباه الموصلات بتقسيم مهام الحوسبة عبر العديد من الترانزستورات والدوائر. ومع تطور الأجهزة، يستمر هذا التعقيد في النمو. قاد البروفيسور بيونج هون لي والدكتور جاي هيون جون فريق البحث وراء النهج الجديد. وبدلاً من إضافة المزيد من المكونات، أعاد الباحثون تصميم الترانزستور نفسه للتعامل مع وظائف متعددة في وقت واحد. استخدم الفريق أكسيد الزنك والتيلوريوم لإنشاء الجهاز. يمكن لكلتا المادتين تشكيل أغشية رقيقة من أشباه الموصلات عند درجات حرارة منخفضة نسبيًا. تمنح هذه الميزة الشركات المصنعة مزيدًا من المرونة عند تجميع دوائر إضافية على الرقائق الموجودة. يحد إنتاج أشباه الموصلات الحديثة من التعرض للحرارة خلال مراحل التصنيع اللاحقة لأن درجات الحرارة المفرطة يمكن أن تلحق الضرر بالهياكل التي تم بناؤها مسبقًا. وبالتالي فإن المواد التي تعمل في درجة حرارة أقل من 392 درجة فهرنهايت تقريبًا يمكن أن تصبح ذات قيمة لتغليف شرائح الجيل التالي. كسر تدفق التيار الطبيعي يتصرف الترانزستور أيضًا بشكل مختلف عن أجهزة أشباه الموصلات التقليدية. في معظم الرقائق، يزداد التيار الكهربائي بشكل مطرد مع ارتفاع الجهد. لا يتبع جهاز POSTECH هذا النمط. قام الباحثون بتصميم الترانزستور لإنشاء موصلية تفاضلية سلبية، أو NDT. في هذه الحالة، ينخفض التيار مؤقتًا حتى مع استمرار زيادة الجهد. ثم حقق الفريق تأثير NDT المزدوج، حيث يحدث انخفاض التيار مرتين داخل نفس الجهاز. وهذا السلوك غير المعتاد يمنح الترانزستور مرونة أكبر في معالجة الإشارات. يعتمد التأثير على مدى تداخل طبقات أكسيد الزنك والتيلوريوم داخل الهيكل. ينتج عن التداخل الأصغر انتقال حالي واحد. يؤدي التداخل الأكبر إلى إنشاء حركة تيار جانبية ورأسية في نفس الوقت. يولد هذا التفاعل ذروتين للتيار ويسمح للترانزستور بالتعامل مع وظائف الدائرة الأكثر تقدمًا بمفرده. رقائق أصغر، وسرعات أعلى لتوضيح التصميم، قام الباحثون ببناء مضخم تردد رباعي. تقوم الدائرة بتحويل إشارة واردة واحدة إلى أربع إشارات خرج. عادةً ما تحتاج تخطيطات أشباه الموصلات التقليدية إلى عدة ترانزستورات لإجراء هذه العملية. أكمل تصميم POSTECH المهمة باستخدام ترانزستور واحد. وقال الباحثون إن هذا النهج قلل من متطلبات الترانزستور بنسبة 75%. أظهر اختبار الدائرة أيضًا أن سرعات معالجة البيانات زادت بمقدار أربعة أضعاف خلال دورة إشارة واحدة. ويعتقد الباحثون أن هذه التكنولوجيا يمكن أن تساعد في تشغيل أجهزة الذكاء الاصطناعي المدمجة، والإلكترونيات القابلة للارتداء، وأنظمة الرقائق ثلاثية الأبعاد المكتظة بكثافة. وقال لي: “توضح هذه الدراسة إمكانية تنفيذ وظائف الدوائر المعقدة على مستوى جهاز واحد”. قامت وزارة العلوم وتكنولوجيا المعلومات والاتصالات في كوريا الجنوبية والمؤسسة الوطنية للبحوث في كوريا بتمويل البحث. ونشرت الدراسة في مجلة المواد الوظيفية المتقدمة .
تم النشر: 2026-06-06 00:53:00
