تیمی تحقیقاتی از دانشگاه فنی وین با همکاری دکتر مازیار سیستانی موفق شده است که اساسی ترین واحد محاسباتی در کامپیوتر است، یعنی ترانزیستور را دگرگون کند و به طور ویژه به فعالیت های سیپییوها تبدیل شود. به‌طور خلاصه، آن‌ها با استفاده از عنصر ژرمانیم (Ge) ترانزیستور با ساختار تطبیقی ​​طراحی کردند که پیکربندی خود را در طول اجرای برنامه کامپیوتری مطابق با نیاز حجم کار محاسباتی و بدون ایجاد وقفه در اجرا به‌طرز شگفت‌آوری می‌توان تغییر داد.

اگر درباره قدرت بالقوه‌ای این نوع طراحی می‌خواهید، باید بگوییم باید با توان عظیم روبه‌رو باشیم. زیرا این روش طراحی به شرکت‌ها کمک می‌کند تا ۸۵ درصد کمتر از روش‌های موجود از ترانزیستور استفاده کنند. همچنین، با کاهش تعداد ترانزیستورهایی که فرآیند محاسباتی مشابه انجام می‌دهند، مصرف انرژی و دما نیز کاهش می‌یابد که درنتیجه، محدودسازی فرکانس (مقیاس‌سازی فرکانس) و عملکرد بهتر را به همراه خواهد داشت.

ترانزیستور / ترانزیستور

ترانزیستورها، به‌ویژه ترانزیستورهای اثر میدان (FET)، واحدهای بنیادین و اصلی در ساخت نیمه‌رسانه‌ها به‌شمار می‌روند و سه پایه دارند که با تجربیات تجربی دنیای فناوری را برایمان به ارمغان می‌آورند. درست مانند شیرفلکه که جریان آب را کنترل می‌کند، ترانزیستورها نیز از سورس یا منبع (پایه اول) به‌سمت درِ یا Drain (پایه دوم) را مدیریت می‌کنند. بسیار ترانزیستور به‌خودی‌خود آن‌ هوشمند نیست و در واقع، اگر به‌دلیل الکترودهای کنترل نبود، تقریباً هیچ کاربردی ندارد.

اگر مثلاً جریان آب و مقایسه‌ای آن با جریان جریان را بسط دهیم و سد را در نظر بگیریم، سد آب زمانی کاربرد داشته باشد که بتوانیم با کمک دریچه‌ خارج شویم یا نتوانیم آن را کنترل کنیم. بنابراین، برای این منظور به بخش سوم یا در ترانزیستور پایه سوم نیاز داریم که آن را گیت (دروازه) می‌نامند. این سه بخش ساده ترانزیستورها به ما اجازه می‌دهند که با قراردادن میلیاردها آن‌ها روی یک تراشه به قدرت بسیار زیادی دست پیدا کنند و تراشه‌هایی با عملکرد عجیب و غریب داشته باشند.

ترانزیستورها می‌توانند عملکردهای زیادی داشته باشند. اما هر عملکرد به‌تنهایی فرآیند ساده‌ای دارد. در واقع، با کنار هم قرار گرفتن ترانزیستورهای ساده و کوچک در یک مجتمع مجتمع می‌توان انتظار ارائه عملکردی چشمگیر و انجام محاسبات پیچیده را داشت. بدین‌ترتیب، تعداد مشخصی از ترانزیستورها را می‌توان به ذن 3 تبدیل کرد که به شیوه‌های خاص در کنار یکدیگر مرتب شده‌اند. همچنین، امکان تبدیل آن به هسته CUDA اینویدیا یا به‌عنوان بلوک اضافی برای حافظه‌ی کش دارد.

مقاله مرتبط:

استراتژی تیک‌تاک اینتل را در تولید تراشه می‌شناسید؟ با این استراتژی به تاک‌تاک تبدیل شد و ماه اصلی خود را از دست داد، در ادبیات سازمانی اینتل به‌طورخلاصه هر تاک شامل تغییر در ریز معماری می‌شود که اساساً با هدف بهبود عملکرد ازطریق طراحی و تنظیم مجدد بلوک‌های ترانزیستور در تراشه انجام می‌شود. علاوه بر این، هر تیک شامل تغییر در تولید نود (گره) می‌شود و به افزایش ترانزیستورهای روی یک مدار مجتمع خواهد شد.

ازبین‌رفتن استراتژی تیک‌تاک اینتل نشان می‌دهد که چگونه افزایش تراکم ترانزیستورها هر روز خرابتر می‌شود. با استفاده از انواع مواد و طراحی‌ها برای بهبود ترانزیستورها، طراحی اصلی آن‌ها همچنان دست‌نخورده باقی مانده است.

ترانزیستورهای طبیقی ​​جدید باعث می‌شوند تعداد ترانزیستورهای موردنیاز برای انجام محاسبات با کاهش تا 85 درصد افزایش یابد. علاوه بر کاهش تعداد ترانزیستورها، مصرف انرژی و دما و هدررفت انرژی درخورتوجهی می‌یابد که عملکرد بهتری داشته باشد و نتیجه‌گیری بهتری داشته باشد.

دکتر مازیار سیستانی، یکی از پژوهشگران این پروژه، درباره جزییات طرح توضیح داد:

در این روش، دو الکترود را با یک سیم بسیار نازک از جنس ژرمانیم و ارتباط‌های مربوط به اتصال می‌کنند. در بالای قطعه ژرمانیمی، یک الکترود گیت مشابه ترانزیستورهای معمولی قرار دادیم. اما آنچه باعث تمایز بیشتر ترانزیستور ما می شود، قرارگیری یک الکترود کنترل دیگر روی رابط بین ژرمان و فلز است که می تواند به صورت پویا عملکرد ترانزیستور را برنامه ریزی کند و مدیریت کند.

مازیار سیستانی / Masiar Sistani

الکترود کنترل جایگزین (گیت برنامهریزی) اساساً امکان تغییر رفتار ترانزیستورها را برای پژوهشگران فراهم می کند. در حالت معمولی، جریان ترانزیستورهای تک‌الکترودی را ازطریق الکترون‌های آزاد متحرک منتقل می‌کنند که می‌توانند از طریق انتقال یک الکترون از اتم‌ها منفرد، انتقال دهند که آن‌ها دارای بار مثبت می‌شوند. افزودن از جنس ژرمانیم باعث می‌شود که ترانزیستورهای جدید تاکید و تطبیق پذیری بیشتر نشان دهند و در بین دو حالت انتقال جریان به‌راحتی تغییر کنند.

دکتر سیستانی درادامه گفت:

به‌کارگیری ژرمانیم مزیت تعیین‌کننده‌های ترانزیستورهای ما ایجاد کرد. دلیل این امر آن است که ماده‌ای ژرمانیم ساختاری الکترونیکی ویژه‌ای دارد. زمانی که ولتاژ به آن وارد می‌شود، طبق انتظار جریان فعلی می‌یابد. اما پس از گذشت آستانه‌ای مشخص، روند فعلی کاهشی به‌خود می‌گیرد. این روش را مقاومت دیفرانسیل منفی می‌نامند. بنابراین، با وجود این ویژگی و با کمک قراردادن الکترود کنترل می‌توانیم مشخص کنیم که این آستانه در کدام ولتاژ قرار گیرد. بدین‌ترتیب، این قابلیت باعث ایجاد فضای آزادی برای ما می‌شود که به ترانزیستورها دقیقاً در لحظه نیاز داریم.

ایجاد این فناوری به‌زودی اجرایی می‌شود؛ زیرا هیچ‌کدام از مواد به‌کاررفته در صنعت نیمه‌رساناها نوظهور و نیازی به ایجاد ابزار یا فرآیند تولید برای ساخت این نوع ترانزیستورها وجود ندارد. گفتی است که می‌توان با این روش شروع کرد و پژوهشگران پروژه‌هایی را به یاد آوردند که ترانزیستورهای تطبی جدید آن‌ها می‌توانند بخشی از ساخت نیمه‌رسانه‌های معینی گنجانده شوند تا در صورت نیاز از مزایای آن بهره‌مند شوند.

از دیدگاه شما کاربران زومیت می‌توان امیدوار بود که شیوه‌های طراحی جدید ترانسیستورها برای تولید تراشه نیز پایان دهد؟