آیا تا به حال به این فکر کردهاید که به جای انبوه مشکلات و ملاحظات تولید تراشه در کارخانههای بزرگ تایوانی یا کرهای شاید بهتر باشد به خارج از کره زمین رفته و در فضا تراشه بسازیم؟ به تازگی یک شرکت بریتانیایی دست به پروژهای جذاب زده تا اولین نیازهای تولید تراشه در مدار زمین را فراهم کند.
این روزها جنگ تراشه و نیاز مبرم شرکتهای فعال در لبه فناوری به تراشه بیشتر و پیشرفتهتر بزرگترین چالش صنایع ردهبالا و حساس است. از جنگ تجاری بین چین و آمریکا گرفته تا بحران حافظه رم که در حال حاضر با آن درگیریم، همگی نشان میدهد که روشهای تولید تراشه در کره زمین نیاز به یک بازنگری عمیق دارد. شاید تولید تراشه همان حلقه مفقودهای باشد که بتواند بخش زیادی از چالشهای تولید تراشههای پیشرفته را مرتفع کند!
همانطورکه در مقدمه این مطلب عنوان شد به تازگی یک شرکت بریتانیایی دست به اقدامی عجیب زده و کورهای با دمای هزار درجهای را به فضا فرستاده تا تولید تراشه در مدار زمین را آزمایش کند.
تولید تراشه در فضا با کوره 1000 درجهای
بر اساس گزارش BBC، این پروژه توسط شرکت Space Forge، مستقر در شهر کاردیف ولز هدایت میشود که تمرکز آنها بررسی امکانپذیری فرایندهای کلیدی ساخت نیمههادی در مدار زمین است. این شرکت موفق شده کورهای در ابعاد یک دستگاه مایکروویو را در فضا فعال کند و دمای آن را به حدود ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد برساند.
نیمههادیهایی که در فضا تولید میشوند تا 4000 برابر از نمونههای زمینی خالصترند
ارسال یک کوره صنعتی با دمای عملیاتی هزار درجه سانتیگراد به مدار زمین، شاید در نگاه اول یک نمایش لاکچری و متفاوت باشد، اما برای صنعت نیمههادی میتواند بهمعنای آغاز یک تغییر پارادایم جدی تلقی شود. شرکت بریتانیایی Space Forge با روشنکردن موفق این کوره در فضا، نخستین گام عملی برای اعتبارسنجی تولید تراشه در شرایط خارج از زمین را برداشته؛ رویکردی که بهگفته مدیران این شرکت، میتواند به ساخت نیمههادیهایی با خلوص تا ۴۰۰۰ برابر بیشتر نسبت به نمونههای زمینی منجر شود.
ورونیکا ورا، مدیر تیم عملیات محموله در Space Forge، در توضیح اهمیت این مرحله میگوید:
این موفقیت از آن جهت حیاتی است که یکی از مؤلفههای اصلی فرایند تولید ما در فضا محسوب میشود. اثبات عملی این بخش نشان میدهد که زیرساخت فنی لازم برای تولید نیمههادی خارج از زمین در حال شکلگیری است.
مزایای تولید نیمههادی در شرایط ریزگرانش
در زمین، تولید نیمههادیها بهشدت وابسته به محیطهای فوقپاک (Ultra-clean rooms)، مصرف عظیم انرژی و آب، و کنترل دائمی آلایندهها در مقیاس اتمی است. Space Forge معتقد است که انتقال این فرایند به فضا، علیرغم پیچیدگیهای لجستیکی، مزایای فیزیکی قابلتوجهی به همراه دارد.
در شرایط ریزگرانش، حرکت و آرایش اتمها در ساختار کریستالی مواد نیمههادی یکنواختتر انجام میشود و نقصهای ساختاری ناشی از تهنشینی یا ناهماهنگی لایهها به حداقل میرسد. علاوه بر این، نبود جو و ذرات معلق، احتمال آلودگی ویفرها را در مراحل حساس ساخت بهطور محسوسی کاهش میدهد.
نتیجه استفاده از این شرایط برای تولید نیمههادیها، کاهش چشمگیر نقصهای کریستالی و افزایش خلوص مواد است که مستقیماً بر عملکرد الکتریکی، راندمان و طول عمر تراشهها تأثیر میگذارد. جاش وسترن، مدیرعامل Space Forge، در این باره میگوید:
فناوریای که اکنون روی آن کار میکنیم، امکان تولید نیمههادیهایی را فراهم میکند که تا ۴۰۰۰ برابر خالصتر از بهترین نمونههایی هستند که امروز روی زمین ساخته میشوند.
وسترن تأکید میکند که چنین تراشههایی میتوانند در زیرساختهای حیاتی مانند تجهیزات مخابراتی نسل پنجم، شارژرهای خودروهای برقی و سامانههای الکترونیکی پیشرفته در هواپیماهای مدرن مورد استفاده قرار گیرند.
آیا روزی کارخانه ریختهگری سیلیکون در فضا ساخته میشود؟
Space Forge نخستین ماهواره آزمایشی خود را در خرداد ماه امسال و در قالب مأموریت اشتراکی Transporter-14 شرکت SpaceX با موشک فالکون ۹ به فضا ارسال کرد. با این حال، فعالسازی موفق کوره فضایی چندین ماه زمان برده است؛ موضوعی که نشان میدهد پیچیدگی فنی، محدودیتهای ارتباطی و چالشهای عملیاتی کار در مدار زمین بسیار گسترده است.
با وجود این شرایط، شرکت اسپیس فورگ برنامهریزی کرده که در گام بعدی، کارخانهای فضایی در مقیاس بزرگتر ایجاد کند که توان تولید حدود ۱۰ هزار تراشه را داشته باشد. یکی دیگر از چالشهای اساسی این مسیر، توسعه سامانهای مطمئن برای بازگرداندن ویفرها و محصولات نهایی از مدار به سطح زمین بدون آسیب به ساختار آنهاست.
رقابت برای تولید تراشه در فضا شروع شده
جالب است بدانید که تحقیقات عملیاتی در این حوزه محدود به Space Forge نیست. شرکتهای دیگری نیز بهدنبال ورود به مفهوم «کارخانههای مداری» هستند. برای نمونه، استارتاپ آمریکایی Besxar قصد دارد سازههایی موسوم به Fabship را با استفاده از موشکهای فالکون ۹ به فضا ارسال کند و بخشی از فرایند تولید نیمههادی را خارج از زمین انجام دهد.
در مجموع میتوانیم بگوییم، تولید نیمههادی در فضا میتواند از یکسو فشار مصرف انرژی و آب بر زمین را کاهش دهد و از سوی دیگر، ویفرهایی با کیفیت بالاتر و ناخالصی کمتر در اختیار صنعت قرار دهد.
با این وجود ایده تولید تراشه به فضا همچنان چالشهای ویژه خود را دارد که فارغ از مسائل و اثرات زیستمحیطی پرتاب مداوم موشکها برای انتقال موادر اولیه به مدار، بازگردانی محصولات نهایی را نیز به مسئللهای مهم تبدیل میکند. در واقع تجاریسازی این طرح بسیار مهمتر از ایده فعلی آن است و شاید سالها زمان نیاز باشد تا اسپیس فورگ، بسکسار یا شرکتها به بهینهترین مدلها که قدرت رقابت با پروژههای مطمئن و بالغ امروز زمینی را داشته باشند، برسند.
نظر خود را اضافه کنید.
برای ارسال نظر وارد شوید
ارسال نظر بدون عضویت در سایت