میکروالکترونیک چیست؟ – خبرگزاری برای شما

علم به زبان ساده؛

دستگاه های میکروالکترونیک مانند ریزتراشه های موجود در رایانه ها و تلفن های همراه که اطلاعات را پردازش و ذخیره می کنند، برای زندگی ما بسیار مهمند.

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری برای شما به نقل از سای تِک دیلی، واحد سازنده هر دستگاه میکروالکترونیک، ترانزیستور است که در دهه 1940 اختراع شد. ترانزیستورها می توانند تقریبا به صورت آنی جریان الکتریکی را روشن و خاموش کنند. این ویژگی، یک ها و صفرهایی را که برای دستور دادن به رایانه استفاده می شود امکان پذیر می کند.

به دلیل کوچک تر شدن ترانزیستورها و سایر پیشرفت ها، رایانه هایی که زمانی کل اتاق یک ساختمان را اشغال می کردند، اکنون روی لپ تاپ یا حتی ساعت هوشمند قرار می گیرند. هزینه هر واحد محاسباتی نیز به شدت کاهش یافته است.

با این حال، در تمام بخش های اقتصاد، نیاز فوری به اشکال کاملا جدید میکروالکترونیک وجود دارد که بتواند حجم های بی سابقه ای از داده ها را سریع تر از همیشه جمع آوری و تحلیل کند. اما علم و فناوری که چنین حجم میکروالکترونیک جدیدی را فراهم کند، هنوز وجود ندارد. یکی از چالش ها این است که اندازه ترانزیستورها در ابررایانه های امروزی از یک میلیونم به یک میلیاردم متر کوچک و به اندازه اتم ها نزدیک شده است. در تلاش برای پیشرفت های اساسی، محققان باید به دنبال راه های جایگزین برای کوچک سازی و راه حل هایی فراتر از انواع کنونی معماری رایانه باشند.

در کنار پردازش بسیار سریعتر داده ها، محققان دو مشکل بزرگ برای حل دارند. نخست، میکروالکترونیک در رایانه ها، مراکز داده و شبکه ها تقریبا 10 درصد برق جهان را مصرف می کند و این رقم در حال افزایش است. یک ابرکامپیوتر، می تواند به اندازه نیاز تقریبا 10 هزار خانه، برق مصرف کند. دوم، برای ساخت میکروالکترونیک های پیشرفته به مواد مختلفی نیاز است و کمبود برخی از اینها می تواند باعث اختلال در زنجیره تامین شود که به اقتصاد آسیب می رساند.

این مشکلات در آزمایشگاه ملی آرگون وزارت انرژی آمریکا در حال حل شدن است. محققان رویکردهای جدیدی را برای معماری های میکروالکترونیک و محاسباتی دنبال می کنند که سریع تر و کارآمدتر از نظر انرژی هستند و شامل مواد حیاتی کمتری می شوند. مثلا کارآمدترین پردازشگر اطلاعات، مغز انسان است. بنابراین دانشمندان به دنبال توسعه میکروالکترونیک و معماری کامپیوتری هستند که مغز را تقلید کند. همچنین فرآیندهای تولید سازگار با محیط زیست برای میکروالکترونیک در حال توسعه هستند.

قطعات الکترونیکی فوق کوچک اطلاعات را در تمام دستگاه های الکترونیکی هوشمند پردازش می کنند. سفینه دو فضانورد در سال 1969، با همین قطعات روی ماه فرود آمدند و سالم برگشتند.

امروزه آنها زندگی ما را در قالب تلفن های همراه، رایانه، تلویزیون های هوشمند، سیستم های موقعیت یابی جهانی و غیره تحت تاثیر قرار داده اند. میکروالکترونیک های قویتر برای پیشرفت در تحقیقات علمی ضروری هستند.

میکروالکترونیک تا حدی به دلیل پیشرفت در هوش مصنوعی وارد فاز جدیدی شده است. وسایل نقلیه خودران در حال حاضر راه خود را به بازار یافته اند. مواد مبتنی بر هوش مصنوعی شبه پوست که مشکلات سلامتی احتمالی را تشخیص می دهند به زودی به بازار عرضه میشوند.

اما میکروالکترونیک در یک دوراهی قرار دارد. بدون فناوری کاملا جدید، کل انرژی اختصاص داده شده به تمام میکروالکترونیک ها به زودی سرسام آور خواهد شد.

دانشمندان در حال مقابله با این چالش هستند و مسیرهای جدیدی را برای ابداع مواد و دستگاه هایی دنبال می کنند که این میکروالکترونیک ها در آنها تعبیه خواهد شد. چنین تراشه هایی که منجر به استفاده از میکرو الکترونیک با انرژی کارآمدتر و سازگار با محیط زیست برای قرن 21  می شود.