آیا می‌توان در حیاط خانه، حافظه رم ساخت؟!

در میانه فشار بی‌سابقه بازار حافظه و جهش قیمت‌ها، حالا یک پروژه شخصی نگاه‌ها را به سمت مسیری متفاوت جلب کرده است؛ جایی که یک علاقه‌مند سخت‌افزار، به‌جای انتظار برای بهبود عرضه، سراغ بازسازی فرآیند تولید DRAM در حیاط خانه‌اش رفته است. نتیجه، اگرچه هنوز در حد یک نمونه اولیه است، اما از نظر فنی فراتر از یک نمایش ساده DIY قرار می‌گیرد و به‌نوعی بازآفرینی نسخه‌ای کوچک‌شده از آن چیزی است که در خطوط تولید نیمه‌هادی اتفاق می‌افتد.

بحران بازار؛ جرقه‌ای برای یک آزمایش عجیب

زمینه شکل‌گیری این پروژه کاملاً واقعی است. بازار DRAM در سال ۲۰۲۶ تحت تأثیر رشد انفجاری بارهای کاری هوش مصنوعی با اختلال در عرضه و افزایش قیمت مواجه شده است. سه تولیدکننده اصلی هنوز هم ستون فقرات این بازار هستند، اما سرعت تقاضا در برخی بازه‌ها از ظرفیت تولید جلو زده است. نتیجه، فشاری است که نه‌تنها روی رم، بلکه روی SSDها، GPUها و حتی در چشم‌انداز نزدیک، روی CPUها هم دیده می‌شود.

اما آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که امکان ساخت حافظه رم توسط یک نفر به تنهایی میسر است یا نه؟

بنابر گزارش Tom's Hardware، یوتیوبر خلاقی موسوم به Dr. Semiconductor در ویدیوی جدید خود، به‌صورت عملی نشان می‌دهد که چگونه می‌توان بخشی از زنجیره پیچیده ساخت تراشه را در یک «اتاق تمیز کلاس ۱۰۰» یا همان Clean Room که داخل یک انباری ساخته شده، پیاده‌سازی کرد. او حتی پا را فراتر می‌گذارد و ادعا می‌کند: «برای اولین‌بار، حافظه رم در یک خانه ساخته شده است.»

در همین رابطه بخوانید:

- نسخه روس‌ها برای بحران کمبود حافظه رم: خودتان در خانه بسازید!

DRAM از نزدیک؛ یک بیت، دو جزء کلیدی

برای درک اهمیت این پروژه، باید به سطح سلول حافظه برگردیم. هر بیت در DRAM از یک خازن (برای نگه‌داری بار) و یک ترانزیستور (برای کنترل دسترسی) تشکیل شده است. این سلول‌ها در آرایه‌هایی بسیار متراکم قرار می‌گیرند و چالش اصلی، نه ساخت آن‌ها، بلکه کنترل دقیق ابعاد، نشتی جریان و یکنواختی در مقیاس نانومتری است.

کاری که Dr. Semiconductor انجام داده، در واقع تلاش برای ساخت همین سلول‌ها، نه در حد میلیون‌ها واحد، بلکه در قالب یک آرایه آزمایشی است. این یوتیوبر عجیب و خلاق، مراحل کار را در ویدئوی خود این‌طور توضیح می‌دهد:

آماده‌سازی سیلیکون: فرآیند با برش قطعاتی از یک ویفر سیلیکونی آغاز می‌شود؛ مرحله‌ای که شامل تمیزکاری و آماده‌سازی سطح برای ورود به فازهای بعدی است.

رشد لایه اکسید: در یک کوره دمای بالا، لایه‌ای از اکسید سیلیکون روی سطح ایجاد می‌شود. ضخامت این لایه حدود.

فوتولیتوگرافی؛ قلب فرآیند: در ادامه، یک لایه فوتورزیست روی سطح قرار می‌گیرد و با تابش نور فرابنفش، الگوی ماسک روی آن منتقل می‌شود. سپس با محلول ظهور، بخش‌های نورخورده حذف می‌شوند تا ساختار اولیه ترانزیستورها شکل بگیرد. این همان مرحله‌ای است که در فب‌های صنعتی با دقت‌های چند نانومتری انجام می‌شود، اما اینجا در مقیاسی ساده‌تر بازسازی شده است.

دوپینگ و شکل‌دهی ترانزیستور: در مراحل بعد، نواحی سورس و درین با استفاده از تکنیک doping ایجاد می‌شوند تا رسانایی سیلیکون در نقاط مشخص افزایش یابد. سپس با تکنیک موسوم به annealing ، اتم‌های ناخالصی به عمق ساختار نفوذ داده می‌شوند. ترکیب این مراحل، هسته عملکردی ترانزیستور را شکل می‌دهد.

لایه‌نشانی و متالیزاسیون: پس از چندین چرخه لایه‌نشانی و اچینگ، نوبت به ایجاد مسیرهای فلزی می‌رسد. در این پروژه، با استفاده از یک شابلون کوچک، آلومینیوم روی سطح پاشیده شده و پس از حذف اضافات، اتصالات فلزی شکل گرفته‌اند. این بخش برای برقراری ارتباط بین سلول‌ها و مسیرهای خواندن/نوشتن حیاتی است.

در همین رابطه بخوانید:

- عجیب اما واقعی: ساخت حافظه رم انعطاف‌پذیر با استفاده از فلز مایع توسط دانشمندان چینی!

چالش تست؛ وقتی سیم جواب نمی‌دهد

ابعاد سلول‌های ساخته‌شده آن‌قدر کوچک است که اتصال مستقیم با سیم امکان‌پذیر نیست. به همین دلیل، از پروب‌های میکرومنیپولاتور برای تماس دقیق استفاده شده است؛ روشی که بیشتر در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی دیده می‌شود تا پروژه‌های خانگی.

با این حال، خروجی ناامیدکننده نیست. اندازه‌گیری‌ها نشان می‌دهد هر سلول حافظه به ظرفیتی در حدود ۱۲ پیکوفاراد می‌رسد؛ عددی که برای یک نمونه DIY، در محدوده قابل قبول قرار دارد و نشان می‌دهد ساختار الکتریکی سلول‌ها به‌درستی شکل گرفته است.

این پروژه فعلاً در حد یک کانسپت یا تایید ایده اولیه باقی مانده، اما مسیر بعدی از همین حالا مشخص است. Dr. Semiconductor قصد دارد آرایه بزرگ‌تری از سلول‌های حافظه بسازد و آن را به سطحی برساند که امکان اتصال به یک سیستم کامپیوتری واقعی فراهم شود. این سلول‌ها قرار است به یک PC متصل شوند!

در نهایت باید بگوییم، واضح است که فاصله بین این پروژه و تولید صنعتی DRAM یعنی با لیتوگرافی EUV و فب‌های چند ده میلیارد دلاری بسیار زیاد است. اما اهمیت این کار در جای دیگری قرار دارد: بازسازی عملی مفاهیم پیچیده‌ای که معمولاً پشت درهای بسته کارخانه‌ها باقی می‌مانند.