آقا بیا یه داستان عجیب و جالب از دنیای نیمه‌هادی‌ها (یعنی همین چیپ‌هایی که توی گوشی و لپ‌تاپ و همه وسایل دیجیتالی داریم) برات تعریف کنم! ظاهراً یه مشکل خیلی ریز و کمتر شنیده‌شده هست که حسابی داره جیب کارخونه‌های چیپ‌سازی رو خالی می‌کنه؛ اسمش هم هست «تغییرپذیری تصادفی» یا همون Stochastic Variability. استوکستیک یه اصطلاح فنیه که یعنی کلی چیزا کاملاً به‌طور شانسی و غیرقابل پیش‌بینی اتفاق می‌افتن.
توی یه مقاله تکنیکی جدید که شرکت Fractilia از تگزاس (آستین) داده بیرون، گفتن همین اتفاقات شانسی کوچولو، سالی میلیاردها دلار ضرر به صنعت چیپ‌سازی می‌زنن! خلاصه داستان اینه که هرچی تکنولوژی ساخت چیپ‌ها پیشرفته‌تر میشه و میرم سراغ چیزهایی مثل EUV یا «لیتوگرافی فوق‌بنفش خیلی قوی» (یه روش خیلی حرفه‌ای برای ساخت تراشه‌ها با جزئیات ریز)، این اثرات شانسی هم بیشتر خودشون رو نشون میدن.
Chris Mack که مدیر تکنولوژی همون شرکت Fractilia هست گفته: این تغییرپذیری تصادفی باعث شده راه افتادن نسل جدید تکنولوژی ساخت تراشه‌ها ماه‌ها یا حتی سال‌ها عقب بیفته و میلیاردها دلار هزینه بیشتری روی دست شرکت‌ها بذاره. قبلاً که چیپ‌ها خیلی بزرگ‌تر و فناوری‌ها ابتدایی‌تر بودن، این شانسی بودن جزئیات شاید دیده نمی‌شد، ولی الان مثلاً وقتی محقق‌ها تونستن توی آزمایشگاه ساختارهایی در حد ۱۲ نانومتر (خیلی خیلی کوچک!) بسازن، ولی وقتی می‌رن سراغ تولید انبوه، همین خطاهای تصادفی باعث میشه کلی از چیپ‌ها خراب و غیرقابل استفاده باشن.
حالا اصلاً این داستان تغییرات تصادفی از کجا میاد؟ یه مقدارش برمی‌گرده به خود مواد سازنده، یه قسمتش به مولکول‌ها، و حتی نور لیزری که باهاش چیپ رو می‌سازن. همه اینا وقتی کنار هم قرار می‌گیرن، باعث می‌شن نتیجه نهایی تولید، نسبت به مدل تحقیقاتی و آزمایشگاهی کلی فرق داشته باشه! شرکت‌ها اسم این فاصله بین «نمونه پژوهشگاهی» (یعنی همونی که تو آزمایشگاه با دقت بالا ساختن) و «تولید انبوه واقعی» رو گذاشتن Stochastics Gap؛ یعنی فاصله به‌خاطر تأثیرات شانسی ساخت و تولید.
جالبیش اینه که با تکنولوژی‌های جدیدتر (مثلاً High-NA EUV که یه جور پیشرفته‌تر از لیتوگرافی EUV معمولیه)، میشه جزئیات خیلی کوچیک‌تر توی چیپ ساخت، ولی خب، حساسیت به این خطاهای تصادفی هم یهو خیلی بیشتر میشه! دیگه اینجوری نیست که بتونی با کنترل و مواظبت بیشتر همه‌چی رو درست کنی؛ با قوانین و ابزارهای کنترل کیفیت قبلی، این خطاها درست شدنی نیستن.
برای مقابله با این ماجرا، شرکت Fractilia گفته باید کلاً مدل ذهنی و روشت رو عوض کنی! یعنی باید متدهای مبتنی بر احتمال بسازی و حتی طراحی و ابزار اندازه‌گیری رو هم با همین اصول جدید پیش ببری. با مدل‌های قبلی، فقط داریم دور خودمون می‌چرخیم. Mack تأکید کرد که شروع کار فقط و فقط با داشتن ابزار دقیق برای اندازه‌گیری این تاثیرات شانسی اصلاً ممکن میشه. یعنی باید بدونی اصلاً مشکل دقیقاً کجاست و بعدش با طراحی‌های جدید که استوکستیک رو در نظر می‌گیرن، با مواد بهتر و کنترل‌های تازه، میشه این دردسر رو تا حد زیادی مهار کرد.
جالبه که این مشکل فقط مشکل یکی‌دو تا شرکت یا کارخانه نیست؛ کل صنعت چیپ‌سازی گرفتارشه! گرچه اون‌قدری که مردم می‌دونن، حرفش نیست چون همه فکر می‌کنن چیپ همونه که همیشه بوده. ولی الان با دقیقا همین داستان، قیمت چیپ‌ها بیشتر، تولیدشون کمتر و حتی سرعت پیشرفت تکنولوژی نصف شده.
اگه دلت خواست وارد جزئیات فنی‌تر بشی (یا مقاله اصلی رو بخونی)، شرکت Fractilia کل گزارشش رو آنلاین گذاشته و کلی راه‌حل هم پیشنهاد داده، از طراحی‌هایی که از اول روی مسائل شانسی حساب باز می‌کنن تا استفاده از مواد جدید و روش‌های کنترل به‌روزتر.
خلاصه! دفعه بعد که دیدی یه گوشی یا لپ‌تاپ جدید گرون‌تر شده یا موجودیش کمه، بدون شاید تقصیر همین تغییرپذیری تصادفی کوچولوست که داره بازی درمیاره و هزینه‌ها رو نجومی می‌کنه. تکنولوژی پیشرفته شده، اما دردسرها هم ریزتر و هوشمندانه‌تر شدن!
منبع: +
