تا حالا فکر کردی چی باعث میشه موبایل یا لپتاپت اینقدر سریع باشه یا گاهی هم کند بشه؟ جوابش معمولاً حافظه و چیپستهای داخله! حالا دانشمندای دانشگاه فودان توی شانگهای یه کار فوقالعاده انجام دادن و اولین چیپ فلش دو بعدی ترکیبی با سیلیکون دنیا رو ساختن – یعنی یه چیپ که قراره آینده ذخیرهسازی و پردازش اطلاعات توی همه گجتهامون رو زیر و رو کنه!
داستان چیه؟ این چیپ جدید یعنی چیپ فلش ۲D (تو دنیای تکنولوژی، این یعنی جنس حافظه از مواد فوق نازک و فقط چند اتم ضخامت داره) رو با همون تکنولوژی مطمئن و قدیمی سیلیکون CMOS ترکیب کردن. CMOS مخفف complementary metal oxide semiconductor ـه و یه جور معماری رایج تو ساخت چیپهاست که تقریباً همه جا هست – از موبایل گرفته تا کارت بانکی.
حاصل این تلفیق، یه سیستم هیبریدی شده که هم نوآوری داره، هم قابلیت تولید انبوه. سرعت خوندن و نوشتنش از هر چیپ فلشی که تا الان بوده بالاتره، ضمن این که ۹۴.۳٪ سلولهای حافظهش سالم در اومدن. یعنی مثلاً از هر ۱۰۰ تا قسمت حافظه، تقریبا ۹۴ تاش قابل استفادهس. این برای تولید انبوه، یه عدد خیلی خفن به حساب میاد!
حتماً میدونی الان همه چی شده هوش مصنوعی (AI). سرعت پردازش و انتقال داده خیلی مهمه. مشکل اصلی چیپهای قدیمی اینه که هم سرعتشون محدوده، هم مصرف برقشون بالاس و این باعث میشه رشد سیستمهای AI محدود بشه. حالا این نوآوری دانشگاه فودان شاید گره از کار AIها وا کنه و آینده رو سریعتر کنه.
جالب بدونی همون تیم تحقیقاتی چند ماه پیش تونست نمونه اولیه فلش PoX 2D رو بسازه که برنامهنویسی توش ظرف فقط ۴۰۰ پیکوثانیه انجام میشه – پیکوثانیه یعنی یه میلیونیم از یه میلیونیم ثانیه. این سریعترین ثبت اطلاعات تو نیمهرساناهای دنیا بوده تا حالا!
ولی فقط ساختنم کافی نیست، باید راهی باشه که این چیزای خفن به مرحله تولید و استفاده واقعی برسه. معمولاً تبدیل یه فناوری آزمایشگاهی به یه محصول واقعی دههها طول میکشه. اما تیم فودان با جا دادن این تکنولوژی نو تو بستر قدیمی و پایدار CMOS یه جور میانبُر زدن. خودشون گفتن: نسل قبل ۲۴ سال طول کشید از اولین ترانزیستور تا اولین CPU برسوننش، ما اما با این روش کلی سرعت عمل داریم.
البته کار ادغام این مواد ۲ بعدی – که ضخامتشون فقط چند اتمه و حتی زیر یه نانومتر هم میرسه (نانومتر یعنی یه میلیاردم متر!) – با بدنهی زبر چیپ سیلیکونی اصلاً راحت نبوده. بذار ساده توضیح بدم: مثل اینه از فضا به شانگهای نگاه کنی، خب صاف به نظر میاد، ولی توش ساختمونهای چندصد متری و چند ده متری هم هست. اگه بخوای یه پلاستیک خیلی خیلی نازک روی کل شهر بکشی، معلومه صاف در نمیاد! ادغام این دو دنیا همینقدر حساس بوده.
راه حل دانشمنداشون چی بوده؟ اومدن از مواد ۲ بعدی قابل انعطاف استفاده کردن و فرآیند ادغامِ مدولار رو پیاده کردن. یعنی مدار ۲ بعدی رو روی بستر سیلیکونی ساختن و با اتصالات خیلی فشرده و دقیق (monolithic interconnections یعنی سیم کشی در سطح خودشون!) جفتشون کردن. نتیجه چی شده؟ ارتباطی پایدار و پرسرعت بین دو فناوری مختلف.
همین الانم چیپ تو مرحله tape-out رسیده (یعنی طراحی و شبیهسازیش کامل شده و آماده تولید آزمایشی شده). برنامه دارن تا یکی دو سال آینده خط تولید آزمایشی راه بندازن و توی سه تا پنج سال آینده حافظههایی بسازن که ظرفیتشون به چند مگابایت برسه. مگابایت یعنی واحد اندازهگیری دیتا، مثل آهنگ MP3 موبایلت!
یه نکته جالب از قول محققها: چون حافظهها حساسیت خیلی زیادی به کیفیت فوق العاده بالای مواد ندارن و اضافه بر اون عملکردشون خیلی از تکنولوژی فعلی بهتره، احتمالاً اولین سیستمهای الکترونیکی ۲ بعدی که به بازار میاد حافظهها باشن!
کارشناسها معتقدن این موفقیت میتونه یکی از مشکلات جدی AI رو حل کنه: چون سیستمهای AI هر روز دارن دیتا بیشتری میخورن و ذخیره میکنن، حافظههای سنتی دیگه به گرد پاشون نمیرسه. حالا این فناوری میتونه گره رو باز کنه.
یه جمله جالب از یکی از دانشمندان این پروژه: این تحقیق یه فناوری منبع (Source Technology) تو حوزه تراشههای تلفیقی چینه که باعث میشه چین تو نسل بعدی حافظههای پرسرعت از بقیه عقب نمونه.
در کل، الان همهی دنیا دنبال سرعت بالا، حجم کمتر و مصرف انرژی پایینتره. این چیپ دوسیلیکونی ۲ بعدی دانشگاه فودان احتمالاً میشه همون سنگ بنای انقلاب دیجیتالی بعدی که همه منتظرشن! راستی، مقاله اصلی هم توی ژورنال Nature چاپ شده که جزو معتبرترین مجلههای علمی دنیاست.
منبع: +
