مینی‌ ترانزیستورها؛ معماران بزرگ‌ترین انقلاب فناورانه قرن بیستم

 با کمک آنها می‌توانیم با هرکسی که بخواهیم مکالمه تلفنی یا تماس‌تصویری باکیفیت صدا و تصویر عالی برقرار کنیم.

ترانزیستورها همچنین درجی‌پی‌اس خودرو، رایانه خانه یا محل کار، تلویزیونی که سریال مورد علاقه‌مان را در آن تماشا می‌کنیم یا حتی در ساعت‌مان وجود دارد.

امروزه زندگی روزمره ما به‌شدت تحت تأثیر این دستگاه‌ میکروسکوپی که به‌تازگی ۷۵سالگی خود را جشن گرفت، قرار دارد.

ترانزیستورها اجزای ضروری تراشه‌هایی هستند که دنیای امروز را فراگرفته‌اند و کمبودشان در بازار در یکی‌دو سال اخیر به موضوعی داغ تبدیل شده است. در ادامه با این قطعات الکترونیکی شگفت‌انگیز آشنا خواهیم شد.

اندازه تراشه‌های امروزی فقط چند دهم میلی‌مترمربع است و در داخل هر کدام‌شان میلیاردها ترانزیستور وجود دارد.

ترانزیستورها به طرز شگفت‌انگیزی کوچک هستند به‌طوری که هر کدام چند دهم نانومتر فضا اشغال می‌کند؛ اندازه‌ای شبیه مولکول‌های پروتئین‌ داخل سلول‌های ما یا یک ویروس.

درواقع ما ترانزیستورها را نمی‌بینیم، اما آنها هر روز از لحظه‌ای که از خواب برمی‌خیزیم تا وقتی به رختخواب می‌رویم، با ما هستند.

قانون مور، یک پیشگویی خودتکمیل کننده

گوردون مور، یکی از بنیانگذاران اینتل (سازنده پیشرو تراشه در جهان) مقاله معروفی را سال ۱۹۶۵ منتشر کرد که در طول سال‌ها به نوعی پیشگویی تبدیل شد: «تعداد ترانزیستورهای یک تراشه هر دو سال دوبرابر می‌شود».

این مقاله احتمالاً یکی از تأثیرگذارترین مقاله‌ها در توسعه این شاخه از علم و فناوری است. از آن زمان به بعد افزایش تعداد ترانزیستورها در تراشه‌ها همین روند را دنبال کرد که به قانون‌مور معروف است.

چنین افزایش عظیمی در تعداد ترانزیستورها در یک تراشه به لطف توسعه فوق‌العاده فرآیند تولید آن، با استفاده از مجموعه‌ای از فناوری‌های واقعا شگفت‌انگیز امکان‌پذیر شده است.

نیاز به کوچک و کوچک‌تر شدن ترانزیستورها

امروزه تراشه‌ها روزبه‌روز به ترانزیستورهای بیشتری نیاز دارند و این تنها با کاهش اندازه آنها امکان‌پذیر است. این کاهش اندازه باعث افزایش پیچیدگی فرآیند ساخت می‌شود، اما مزایایی نیز به همراه دارد.

هرقدر ترانزیستورها کوچک‌تر باشند، خودتراشه کوچک‌تر خواهد بود و تراشه‌های بیشتری می‌تواند روی یک قطعه کوچک قرار بگیرد. در همین حال، هزینه پردازش یک قطعه کوچک، صرف‌نظر از تعداد تراشه‌های آن، تقریباً یکسان است. این یعنی کاهش اندازه قطعات منجر به تولید تراشه‌های ارزان‌تر می‌شود.

از طرف دیگر، می‌توان اندازه تراشه‌ها را در عین حال که ترانزیستورهای بیشتری در داخل خود دارند ثابت نگه داشت. این شرایط باعث می‌شود تراشه‌ها بسیار قدرتمندتر باشند و درعین حال(خیلی) گران‌تر نشوند.

افزون بر این، کوچک کردن ترانزیستورها، عملکرد آنها را بدون افزایش مصرف برق بهبود می‌بخشد. به عبارت دیگر، تولیدکنندگان تراشه برای کاهش اندازه ترانزیستورهای خود انگیزه‌های قوی دارند و این دقیقاً همان کاری است که تولیدکنندگان در چند دهه اخیر انجام داده‌اند؛ به‌طوری‌که تعداد ترانزیستورهای یک تراشه از صدها به میلیاردها افزایش و اندازه آنها تا ابعاد خیره‌کننده‌ای کاهش‌یافته است.

کاهش اندازه این دستگاه‌های کوچک همچنان مطمئن‌ترین راه برای افزایش قدرت محاسباتی آنهاست، زیرا الکترون‌ها سریع‌تر و کارآمدتر در آنها جریان می‌یابند.

آینده ترانزیستورها چیست؟

در آغاز قرن حاضر، پیش‌بینی می‌شد قانون مور حدود سال ۲۰۱۵ به پایان خود خواهد رسید. مور در کنفرانسی به سال ۱۹۷۵ گفته‌بود: «به‌زودی خواهیم توانست ۱۰هزار ترانزیستور را در یک تراشه بگنجانیم. اما چه کاری با تراشه حاوی ۱۰هزار ترانزیستور انجام خواهد شد؟» امروزه تراشه‌هایی با بیش از ۱۵میلیارد ترانزیستور در بازار وجود دارد. تلفن ۵G، هوش مصنوعی، اینترنت اشیا و... همه این پیشرفت‌ها به استفاده از تراشه‌های قدرتمندتر و با ابعاد کوچک‌تر ادامه خواهد داد. به عبارت دیگر ترانزیستورها همچنان در زندگی ما و فرزندان و نوه‌هایمان با ما خواهند بود و چه کسی می‌داند ما تا کی آنها را در جیب‌ها و کیف‌های دستی‌مان حمل خواهیم کرد؟

منبع: bbvaopenmind.com