شاید اینطور تصور شود که چینیها با داشتن بیشترین کارگاهها و کارخانههای تولید ابزارهای الکترونیک، یکهتاز این حوزه هستند. اما مهمترین اصل در تولید صنایع پیشرفته که ساخت تراشه است، همچنان در انحصار آمریکا و کشورهای همپیمان آن مانند تایوان، کره جنوبی، هلند و ژاپن است. ظاهراً چینیها به جای شکست این انحصار تصمیم گرفتهاند تا راهی متفاوت را برای ساخت تراشههای خود استفاده کرد و رویکرد بلند مدتی برای صنعت الکترونیک در نظر گرفتهاند؛ تولید ابزارها با استفاده از گرافین که عملکردی تا 10 برابر بهتر از سیلیکون دارد.
استفاده از سیلیکون به صورت سنتی برای تولید تراشهها و قطعات نیمه هادی مورد استفاده قرار میگرفته است. طی سالیان گذشته بسیاری از نیمههادیها برای تولید تراشهها از سوی گروههای علمی و تحقیقاتی مورد استفاده قرار گرفتهاند که در این راه، گرافین یکی از بهترین عملکردها را داشته است.
اتحاد شرکتهای چینی برای تجاری سازی تولید تراشه گرافینی
طی کنفرانس عملی موسوم به نوآوریهای بینالمللی در حوزه گرافین که چندی پیش توسط موسسات علمی و شرکتهای نوآور در این حوزه در چین برگزار شد، محورهایی مبنی بر استفاده از گرافین برای تولید تراشه جهت کنار گذاشتن سیلیکون و جایگزین کردن گرافین مطرح شد که اهدافی فراتر از یک مقوله علمی و تئوریک دارند.
در این مسیر دولت چین کنسرسیومی موسوم به نوآوری مس گرافین را تشکیل داده تا از بهترین طرحها برای تولید تراشه گرافینی و پیدا کردن راهکاری که بتواند انحصار تولید تراشههای سیلیکونی را کنار بزند استفاده نماید.
با توجه به محدودیتهای ایجاد شده در حوزه تولید تراشههای سیلیکونی که شرکتهای فعال در این حوزه را مجبور میکند سفارشهای پیشرفته خود را تنها به چند شرکت محدود مانند سامسونگ، TSMC، مایکرون و ... بدهند، چینیها با مشکلات عدیدهای جهت تولید تراشههای زیر 12 نانومتری روبرو شدهاند که روز به روز نیز بر تعداد آنها افزوده میشود.
مزایای استفاده از گرافین در تولید تراشه
همانطور که میدانید گرافین مادهای بسیار جذاب است که پتانسیل بالایی در انتقال الکترون در شرایط مختلف داشته و به همین دلیل میتوان در شرایط مختلف، عملکردهای متفاوتی را از آن دریافت کرد. در بحث کارایی نیز در مقایسه با تراشههای سیلیکونی، مزایای بسیاری برای تراشههای گرافینی مطرح شده که نشان میدهد با طراحی حرفهای میتوان کارایی تا 10 برابر بیشتر را از یک تراشه گرافینی نسبت به تراشه سیلیکونی دریافت کرد. این بهبودها به حوزه کارایی و عملکرد محدود نشده و حتی بحث مصرف توان پایینتر و گرمای ایجاد شده کمتر را نیز پوشش میدهند.
از منظر علمی، گرافین مادهای است که اجازه میدهد بتوانیم لایههای مستقل متعددی را به صورت ساختارهای کربنی منظم و شش وجهی در کنار هم قرار دهیم. این ساختارسازی منظم موجب میشود که لایه گرافینی تولید شده تا دویست برابر توان مقاومت بیشتری در برابر فشار داشته باشد که ساختارهای سیلیکونی در برابر آن به هیچ عنوان قابل مقایسه نیستند. در عین حال، هدایت الکتریکی و گرمایی بسیار بهتر از مس، موجب میشود که نه تنها در تولید تراشههای نیمههادی، بلکه در تولید یک ساختار کامل الکترونیکی و حتی بسیاری از ابزارهای دیگر مانند سیستمهای پخشکننده گرمایی، باتریهای با راندمان بالا و ... نیز از گرافین استفاده کرد.
در نهایت باید به این نکته نیز اشاره کنیم که گرافین چگالی ماده و در نهایت جرم بسیار کمتری نسبت به سیلیکون در یک حجم مشخص دارد؛ به طوری که در یک متر مربع، میزان جرم ساختار گرافینی، کمتر از یک میلیگرم خواهد بود.
در این زمینه شرکتهایی مانند The Chint Group، Shanghai Electric Cable Institute، Shanghai Graphene Industry Technology Functional Platform و بسیاری از موسسات تحقیقاتی و علمی دیگر در چین در حال کار هستند تا بتوانند در سریعترین زمان ممکن موضوع تولید تراشههای گرافینی برای کاربردهای تجاری و صنعتی را به مرحله بهرهبرداری برسانند.
نمونههای تولیدی تراشه گرافینی
جالب است بدانید که ایده ساخت تراشهها و ویفرهای گرافینی به هیچ عنوان ایدهای نو نیست. در سال 2010 شرکت IBM اولین نمونههای ترانزیستورهای گرافینی با توان سوئیچینگ تا فرکانس 100 گیگاهرتز را پیاده کرد. IBM نشان داد که تراشههای تولید شده با گرافین میتوانند در فرکانسهای بین 500 تا 1000 گیگاهرتز نیز کار کنند و هیچ مشکلی در این خصوص با آنها ایجاد نخواهد شد. به بیان ساده، محدودیتی برای ساخت تراشههای گرافینی از حیث عملکرد وجود ندارد و تنها بحث طراحی و ساختارهای چیدمان است که باید از سوی محققان، مد نظر قرار گیرد.
بسیاری از صاحبنظران حوزه تراشه نیز بر این عقیده هستند که تولید تراشههای سیلیکونی در این روزها بیشتر به دلیل انحصار دو قطبی سامسونگ، TSMC است و شاید عدم مهاجرت به سمت تراشههای گرافینی خود ترفند مونوپولی باشد که اتحاد این دو شرکت و شرکای غربی آنها در پیش گرفتهاند.
تنها محدودیت قابل توجه سیلیکون اما، هزینه ساخت بالای فعلی آن است. تراشههای بر پایه گرافین فرایند ساخت پیچیدهای دارند که موجب میشود هزینه ساخت ویفرهای آنها تا صدها برابر بیشتر از نمونههای سیلیکونی باشد. اما مسلماً گرایش و تمایل بیشتر شرکتها و موسسات تحقیقاتی به این حوزه میتواند این محدودیت را نیز از میان برداشته و شاید 10 سال بعد، زمانی که بخواهیم از تراشهها صحبت کنیم، دیگر کسی به دنبال یافتن نامی از سیلیکون در ساختار این قطعات نباشد.
نظر خود را اضافه کنید.
برای ارسال نظر وارد شوید
ارسال نظر بدون عضویت در سایت