img

ساخت ریزپردازنده از مواد انعطاف پذیر

/
/
/

Researchers-build-a-microprocessor-from-flexible-materialsمحققان یک ریزپردازنده اولیه را از مواد دو بعدی مانند گرافین ساخته اند، که این یک ماده انعطاف پذیر و رسانا است که برخی از افراد معتقد هستند که می تواند انقلابی را روی طراحی و تولید باتری ها، حسگرها و تراشه ها به وجود خواهد آورد.
محققی در دانشگاه فناوری ویینا در مقاله ای که در مجله Nature به چاپ رسید گفت: از آنجایی که این پردازنده فقط دارای ۱۱۵ ترانزیستور است، پس قادر به صدرنشین شدن در هیچ بنچ مارکی نخواهد بود، اما این تراشه «اولین قدم در مسیر ساختن ریزپردازنده های مجهز به نیمه هادی های دو بعدی (۲D) می باشد».
مواد دوبعدی دارای قابلیت انعطاف پذیری هستند، به این معنی که راحت تر می توان آن ها در دستگاه های پوشیدنی یا حسگرهای متصل به کار گرفت، و قطعاً به راحتی شکسته نمی شوند: یک گوشی هوشمند را تصور کنید که اگر از دست شما بیفتد به جای این که بشکند، انعطاف داشته و خمیده شود.
نیمه هادی های امروزی و صفحه نمایش های جدید به حد زیادی باریک ساخته شده اند، اما هنوز هم متکی بر خصوصیات سه بعدی موادی هستند که از این مواد ساخته شده اند تا بتوانند کارایی خوبی را داشته باشند. یک ورق سیلیکون را اگر خم کنید قطعاً شکسته خواهد شد. اما مواد دو بعدی مانند گرافین یا TMD ها که توسط همان محقق در دانشگاه ویینا مورد استفاده قرار گرفتند، کاملاً دو بعدی هستند، و از جنس کریستال ساخته شده اند و تنها لایه ای اتم ها یا مولکول های ضخیم بر روی آن ها کشیده شده تا به آن ها اجازه خم شدن دهد.
TMD ها ترکیب هایی از فلزات انتقال مانند مولیبدنوم یا تنگستن و یک کالکوژن (معمولاً از نوع سولفور، سلدیم یا تلوریوم، اگرچه اکسیژن هم یک کالکوژن است) ساخته شده اند. همانند گرافین، این ترکیب ها هم از لایه ها تشکیل شده اند، اما برخلاف گرافین که مانند یک فلز، الکتریسیته را از خود عبور می دهد، این ترکیب ها از نوع نیمه هادی هستند که برای طراحان تراشه های انعطاف پذیر خبر بسیار خوبی می باشد.
سه نفر از محققان حاضر در موسسه فوتونیکس، که با همکاری موسسه Solid State Electronics فعالیت می کنند، تصمیم بر استفاده از مولیبدنوم دی سولفاید برای ساختن ریز پردازنده های خود گرفته اند.
آن ها دو لایه ضخیم مولکولی را بر روی یک زیرلایه سیلیکون ساختند، و به این وسیله توانستند مدار خود را طراحی کنند و این لایه ها را به وسیله آلومینیوم اکسید از هم جدا کردند.
آن ها نوشتند: «این زیرلایه هیچ کار دیگری را به غیر از یک میانجی حامل انجام نمی دهد و بنابراین می توان آن را با شیشه یا هر ماده دیگری جایگزین کرد، از جمله می توان آن را با زیرلایه های انعطاف پذیر عوض کرد».
ریزپردازنده های جدید کمپانی اینتل با «واژه های» ۶۴ بیت با داده ها رفتار می کنند، و می توانند صدها یا حتی هزاران ترکیب مختلف را بسته به نحوه شمارش کردن آن ها، شناسایی کنند، و در بردارنده میلیون ها ترانزیستور در خود هستند.
در مقابل، این ریزپردازنده ای که توسط این محققان ساخته شده است تنها قادر به انجام عملیات بر روی داده های یک بیت در هر زمان می باشد، و این کار را تنها بر روی مجموعه ای از ترکیب ها (NOP، LDA، AND و OR) انجام می دهد، و قابلیت های مداری که برای ساخت این ریزپردازنده استفاده شده اند به گونه ای هستند که با ظرفیت دو میکرومتر ساخته شده اند و ۱۰۰ برابر دقیق تر از پردازنده های جدیدی هستند که امروزه توسط اینتل و ARM تولید می شوند. این محققان گفتند: ولی با کار کردن بیشتر، پیچیدگی این ریزپردازنده ها را می توان افزایش داد و اندازه آن ها را کمی کمتر کرد. آن ها در همان ابتدا حجم بزرگی از تولید را برای این محصول خود در نظر گرفتند تا بتوانند به این طریق اثرات ناشی از ضربه، خش و شکسته شدن آن ها را کاهش دهند.
آن ها گفتند: «ما هیچ سد و مانعی را در سر راه خود نمی بینیم که بتواند مانع از ارتقای این محصول ۱-بیتی به داده های چند-بیتی شود». و تنها چالش در این جا همان بهبود زیرلایه های این ریزپردازنده برای قدرتمند تر شدن و کاهش اندازه در فرآیند تولید می باشد.
این به این معنا نیست که کار راحتی است: اگرچه مراحل تولید این ریزپردازنده زمان بر و هزینه دار است، ولی با استفاده از به کاربردن ۸۰ درصدی واحد محاسبات و منطق در این ریزپردازنده، این محصول را قادر به تعبیه شدن بر روی هر محصولی خواهد کرد تا به زودی بتوانیم آن را بر روی گوشی ها و پوشیدنی های سطح اول دنیا مشاهده کنیم.
سازندگان ریزپردازنده های تجاری با این مسئله روبه رو هستند که قصد دارند ریزپردازنده های خود را ماژولار کنند، و آن ها را در سرعت های مختلف به خوبی آزمایش نمایند. پردازنده هایی که در سرعت های بالا کار می کنند قیمت بالاتری هم دارند، درحالی که اشتباهات و خطاهای ریز در این پردازنده ها قابل برطرف کردن است و این کار باعث ارتقای کیفیت آن ها خواهد شد.
مدت ۴۶ سال از محصول ۴۰۰۴ برای کمپانی اینتل طول کشید تا بتواند یک پردازنده مرکزی ۴-بیتی با ۴۶ دستورالعمل را تولید کند، و این پردازنده تبدیل به جدیدترین ساختمان x86 به نام پردازنده Kaby Lake شود: با توجه علم و دانش زیادی که این کمپانی از آن زمان تا به حال در مورد ساخت میکرو کسب کرده است، ممکن است پیشرفت خود را در زمینه ریزپردازنده ها زودتر از بقیه رقبا مشاهده کند.

نظر بدهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

It is main inner container footer text