شرکت‌های سامسونگ و IBM برای زنده نگه داشتن قانون مور با یکدیگر همکاری می‌کنند

گوردون مور؛ بنیان‌گذار و مدیرعامل سابق شرکت اینتل نتایج مشاهدات خود را در سال 1965 ارائه داد. وی متوجه شد که تعداد ترانزیستورهای مورد استفاده در تراشه‌های سیلیکونی هر ساله 2 برابر می‌شود. این نظریه در سال 1975 مورد بازنگری قرار گرفت. قانون مور پس از بازنگری ادعا کرد که تعداد ترانزیستورهای موجود در یک تراشه نیمه‌هادی هر 2 سال یکبار 2 برابر می‌شود.

برخی شرکت‌های حوزه فناوری نظیر سامسونگ و IBM در تلاش هستند تا طی سالیان آینده نیز قانون مور را زنده نگه دارند

قانون مور برای سال‌ها پابرجا بوده و از اهمیت بالایی برخوردار است؛ زیرا هرچه تعداد ترانزیستورهای درون یک تراشه بیش‌تر باشد؛ توان پردازشی و بهره‌وری انرژی آن تراشه افزایش پیدا خواهد کرد. امروزه قدرتمندترین تراشه‌های مورد استفاده در دستگاه‌های موبایلی نظیر اسمارت‌فون‌ها دارای تعداد خیره‌کننده‌ای ترانزیستور هستند. به‌عنوان مثال تراشه 5 نانومتری A15 Bionic که در سری آی‌فون 13 اپل به‌کارگیری شده است؛ دارای 15 میلیارد عدد ترانزیستور است؛ در حالی‌که تعداد ترانزیستورهای موجود درون تراشه M1 سری آی‌پد پرو 1 میلیارد عدد بیش‌تر بوده و برابر با 16 میلیارد است.

با افزایش تعداد ترانزیستورها درون یک تراشه، روند کاهش اندازه هر یک از ترانزیستورها ادامه خواهد یافت؛ زیرا این روش تنها راهکار افزایش تعداد ترانزیستورهای داخل تراشه بدون بزرگ‌تر کردن اندازه آن محسوب می‌شود. بر اساس پیش‌بینی‌ها کمپانی TSMC در سال آینده فرآیند تولید آزمایشی تراشه با استفاده از فناوری 3 نانومتری را آغاز خواهد کرد. هنوز مشخص نیست که آیا TSMC قادر به استفاده از فرآیند 3 نانومتری برای تولید تراشه A16 Bionic خواهد بود یا آی‌فون‌های سال 2022 شرکت اپل نهایتا از یک تراشه 4 نانومتری استفاده خواهند کرد.

شرکت‌های سامسونگ و IBM موفق به توسعه ترانزیستور اثر میدان انتقالی عمودی (VTFET) شده‌اند

کارشناسان معتقدند که به منظور زنده نگه داشتن قانون مور از دستگاهی موسوم به ASML High NA EUV استفاده می‌شود. این دستگاه می‌تواند الگوهای مداری بسیار ظریف را روی ویفرهای سیلیکونی انتقال داده و به تولید قطعات نیمه‌هادی کمک کند. بر اساس اعلام وبسایت Engadget، شرکت‌های IBM و سامسونگ فناوری جدید دیگری را در اختیار دارند که ترانزیستورهای اثر میدان انتقالی عمودی (VTFET) نامیده می‌شود. این ترانزیستورها به‌صورت پشته‌ای و عمودی روی تراشه قرار می‌گیرند. 

طراحی فعلی مورد استفاده در تراشه‌ها و پردازنده‌ها مستلزم قرارگیری ترانزیستورها روی یک سطح سیلیکونی صاف است؛ چرا که جریان از یک سمت به سمت دیگر جابه‌جا می‌شود. در فناوری VTFET ترانزیستورها به‌صورت عمودی روی یکدیگر قرار گرفته و جریان به شکل عمودی منتقل می‌شود.

بر اساس اعلام شرکت‌های IBM و سامسونگ این موضوع به آن‌ها امکان می‌دهد تا محدودیت‌های تهدیدکننده قانون مور را دور بزنند. همچنین به لطف برقراری مطلوب‌تر جریان، میزان اتلاف انرژی نیز کاهش خواهد یافت. به گفته 2 شرکت بزرگ حوزه فناوری، دستاورد نهایی تکنولوژی مذکور این است که تراشه‌های مجهز به ترانزیستورهای VTFET می‌توانند 2 برابر سریع‌تر از نمونه‌های پیشین عمل نموده یا میزان مصرف انرژی آن‌ها در مقایسه با تراشه‌های مجهز به ترانزیستورهای FinFET حدودا 85 درصد کمتر خواهد بود. TSMC برای فرآیند تولید 3 نانومتری خود کماکان به استفاده از ترانزیستورهای FinFET پایبند است؛ در حالی‌که شرکت سامسونگ برای تراشه‌های 3 نانومتری خود احتمالا به‌سراغ معماری (Gate All-Around (GAA خواهد رفت.

شرکت‌های IBM و سامسونگ اعلام کرده‌اند که تراشه‌های VTFET نهایتا به کاربران امکان می‌دهند تا با یک نوبت شارژ باتری اسمارت‌فون خود برای مدت 1 هفته کامل از آن‌ها استفاده کنند. با این‌حال به گفته 2 کمپانی، زمان تجاری‌سازی این طراحی جدید هنوز روشن نیست. جهت یادآوری بایستی خاطرنشان کرد که شرکت IBM پیش‌تر در ماه مه از نخستین تراشه 2 نانومتری جهان با ترانزیستورهای (Gate All-Around (GAA و فناوری نانوشیت رونمایی کرد. این فناوری به کمپانی IBM امکان داد تا تعداد 50 میلیارد ترانزیستور را درون فضایی با اندازه یک ناخن قرار دهد. برای درک بهتر موضوع جالب است بدانید که تراشه M1 مکس شرکت اپل دارای 57 میلیارد ترانزیستور بوده و اندازه آن در مقایسه با تراشه M1 بزرگ‌تر است.

شرکت اینتل برای ادامه بقاء قانون مور مسیری اختصاصی را در پیش گرفته و به‌دنبال طراحی تراشه‌هایی در مقیاس انگستروم و تولید آن‌ها در سال 2024 است. 1 انگستروم معادل 0.1 نانومتر بوده و هر اتم سیلیکون 1.92 انگستروم وزن دارد. اینتل در صدد تولید تراشه با معماری 1 نانومتری و فرآیند پردازشی Intel 20A خود است. این فرآیند از ترانزیستورهای RibbonFET استفاده خواهد کرد. RibbonFET نخستین معماری ترانزیستوری جدید اینتل از سال 2011 تا به امروز به‌شمار می‌رود.

RibbonFET ورژن اینتلی معماری Gate All-Around (که سامسونگ به‌دنبال استفاده از آن در تراشه‌های 3 نانومتری خود است) قلمداد می‌شود. اکنون بهترین ذهن‌ها در حوزه فناوری برای زنده نگه داشتن قانون مور تلاش می‌کنند و آینده کلیه محصولات مورد علاقه ما نیز در گرو همین تلاش‌ها خواهد بود.

نوشته شرکت‌های سامسونگ و IBM برای زنده نگه داشتن قانون مور با یکدیگر همکاری می‌کنند اولین بار در اخبار فناوری و موبایل پدیدار شد.