0:00:01.246,0:00:04.830
رایانهها قبلاً به بزرگی یک اتاق بودند.

0:00:04.854,0:00:06.446
اما حالا در جیبتان جا میشوند،

0:00:06.470,0:00:07.641
روی مچ دستتان

0:00:07.665,0:00:10.984
و حتی داخل بدنتان پیوند زده میشوند.

0:00:11.008,0:00:12.289
این چقدر خوب است؟

0:00:12.809,0:00:17.146
و دلیل آن کوچک سازی ترانزیستورها بوده،

0:00:17.170,0:00:19.662
که کلیدهای کوچک در مدارهایی

0:00:19.686,0:00:21.462
در قلب رایانه هستند.

0:00:22.051,0:00:25.223
و این بدلیل دهها سال توسعه

0:00:25.247,0:00:28.045
و پیشرفت در علم و مهندسی

0:00:28.069,0:00:30.741
و میلیاردها دلار سرمایه گذاری[br]حاصل شده است.

0:00:31.352,0:00:34.100
که برای ما مقدار گستردهای از توان پردازش

0:00:34.124,0:00:35.929
حجم زیادی از فضای حافظه

0:00:35.953,0:00:40.895
و انقلابی دیجیتال آورده که همه ما امروزه[br]استفاده میکنیم و لذت میبریم.

0:00:41.665,0:00:44.433
اما خبر بد این که،

0:00:44.457,0:00:47.589
نزدیک است تا به مانعی دیجیتال[br]در این راه برسیم،

0:00:47.613,0:00:51.963
چون میزان کوچک سازی[br]ترانزیستورها کندتر میشود.

0:00:52.471,0:00:55.345
و این اتفاق دقیقا وقتی میافتد

0:00:55.369,0:00:59.367
که نوآوریهای ما در نرمافزار

0:00:59.391,0:01:03.151
با هوش مصنوعی و[br]دادههای کلان بیوقفه ادامه دارند.

0:01:03.175,0:01:08.215
و ابزارهای ما به شکلی معمول[br]تشخیص چهره یا واقعیت افزوده انجام میدهند

0:01:08.239,0:01:12.464
و یا حتی خودروهای ما را در[br]جادههای نامطمئن و شلوغ میرانند.

0:01:12.959,0:01:14.166
شگفتآور است.

0:01:14.618,0:01:19.285
اما اگر ما به سلیقهمان[br]در نرمافزار ادامه ندهیم،

0:01:19.309,0:01:23.096
به نقطهای در توسعه فناوری خواهیم رسید

0:01:23.120,0:01:27.330
که کارهایی که با نرمافزارمان[br]میتوانیم انجام دهیم

0:01:27.354,0:01:28.945
به خاطر سختافزار محدود میشود.

0:01:29.075,0:01:33.583
همه ما تجربههای ناامید کننده تلفنهای[br]هوشمند یا تبلتهای قدیمی را بیاد داریم

0:01:33.607,0:01:36.771
که به زحمت و به تدریج

0:01:36.795,0:01:40.770
زیر فشار بروزرسانیهای نرمافزاری[br]و ویژگیهای جدید از کار میافتادند.

0:01:40.794,0:01:44.177
در حالیکه وقتی میخریدیمشان[br]همین چند وقت پیش بخوبی کار میکردند.

0:01:44.201,0:01:48.711
اما مهندسان نرمافزار پراشتها[br]تمامی ظرفیت سختافزار را خوردند

0:01:48.735,0:01:50.041
به تدریج.

0:01:51.883,0:01:55.495
صنعت نیمههادی بخوبی[br]از این موضوع آگاه است

0:01:55.519,0:01:59.403
و روی راهحلهای خلاقانه زیادی کار میکند،

0:01:59.427,0:02:03.738
مثلا عبور از ترانزیستورها[br]به سمت پردازش کوانتومی

0:02:03.762,0:02:07.974
یا حتی کار با ترازیستورهایی[br]با معماری متفاوت

0:02:07.998,0:02:09.601
مثل شبکههای عصبی

0:02:09.625,0:02:12.638
تا مدارهایی مقاومتر[br]و کاراتر داشته باشیم.

0:02:13.270,0:02:16.609
اما این راهکارها وقت زیادی لازم دارند،

0:02:16.633,0:02:21.260
و ما واقعا به دنبال راهکاری سریعتر[br]برای این مشکل هستیم.

0:02:22.899,0:02:27.681
دلیل اینکه چرا نرخ کوچک سازی[br]ترانزیستورها کند شده است

0:02:27.705,0:02:32.391
پیچیده شدن هرچه بیشتر فرآیند تولید است.

0:02:33.142,0:02:36.392
قبلا ترانزیستور یک قطعه بزرگ و پر حجم بود،

0:02:36.416,0:02:39.725
تا زمانی که مدار مجتمع اختراع شد

0:02:39.749,0:02:42.440
بر پایه ویفرهایی از کریستال خالص سیلیکون.

0:02:42.946,0:02:45.725
و بعد از ۵۰ سال توسعه مداوم،

0:02:45.749,0:02:49.122
حالا میتوانیم ترانزیستورهایی در ابعاد

0:02:49.146,0:02:51.675
تا ۱۰ نانومتر داشته باشیم.

0:02:52.361,0:02:54.798
که میتوانید یک میلیارد از آنها را

0:02:54.822,0:02:57.785
در هر میلیمتر مربع سیلیکون قرار دهید.

0:02:58.273,0:03:00.295
برای نشان دادن این موضوع:

0:03:00.319,0:03:04.145
سطح مقطع موی انسان ۱۰۰ میکرون است.

0:03:04.169,0:03:06.688
یک گلبول قرمز خون،[br]که اصلا قابل دیدن نیست،

0:03:06.712,0:03:08.311
هشت میکرون عرض دارد،

0:03:08.335,0:03:11.735
که میتوانید ۱۲ عدد از آنها را[br]در مقطع موی انسان قرار دهید.

0:03:12.467,0:03:15.567
اما در مقایسه ترانزیستور خیلی کوچکتر است،

0:03:15.591,0:03:19.439
با عرضی کمتر از یک میکرون.

0:03:19.463,0:03:23.009
میتوانید ۲۶۰ ترانزیستور را

0:03:23.033,0:03:25.011
در امتداد یک گلبول خون قرار دهید

0:03:25.035,0:03:29.499
یا بیش از ۳٫۰۰۰ عدد در عرض تار موی انسان.

0:03:29.523,0:03:33.847
واقعا فناوری نانوی فوقالعادهای[br]در جیب شما قرار دارد.

0:03:35.204,0:03:37.392
و در کنار این مزیت مشخص

0:03:37.416,0:03:41.250
که بتوانیم ترانزیستورهای بیشتری[br]روی یک تراشه قرار دهیم،

0:03:41.984,0:03:45.476
ترانزیستورهای کوچکتر[br]کلیدهای سریعتری هم هستند،

0:03:46.166,0:03:50.567
و کلیدهای سریعتر بازدهی بیشتری هم دارند.

0:03:50.591,0:03:53.068
پس این ترکیب برای ما

0:03:53.092,0:03:57.391
هزینه کمتر، کارایی بالاتر و الکترونیک[br]با بازدهی بالاتری را فراهم کرده

0:03:57.415,0:03:59.478
که امروزه از آن استفاده میکنیم.

0:04:02.415,0:04:05.179
برای تولید این مدارات مجتمع،

0:04:05.203,0:04:08.411
ترانزیستورها لایه به لایه[br]ساخته میشوند،

0:04:08.435,0:04:10.788
روی یک ویفر از کریستال خالص سیلیکون.

0:04:11.332,0:04:13.560
و با یک نگاه خیلی ساده شده،

0:04:13.584,0:04:17.865
تمامی مشخصات یک مدار

0:04:17.889,0:04:20.221
روی سطح ویفر سیلیکونی تابیده میشود

0:04:20.245,0:04:23.924
که توسط یک ماده حساس به نور ثبت میشود

0:04:23.948,0:04:26.887
و بعد توسط مواد حساس به نور

0:04:26.911,0:04:29.932
الگوهای لازم را روی[br]سطوح پایینی حک میکند.

0:04:30.612,0:04:34.696
و این شیوه در طول سالها[br]به شکل چشمگیری بهبود یافته

0:04:34.720,0:04:37.493
تا کارایی موجود در[br]الکترونیک امروزی را ایجاد کند.

0:04:38.279,0:04:41.721
اما همینطور که ویژگیهای ترانزیستورها[br]کوچک و کوچکتر میشوند،

0:04:41.745,0:04:44.782
ما دیگر به محدودیتهای فیزیکی

0:04:44.806,0:04:46.689
در تولید این محصولات نزدیکتر میشویم.

0:04:48.515,0:04:51.620
آخرین سیستمهای تولید این محصولات

0:04:51.644,0:04:53.947
چنان پیچیده شدهاند

0:04:53.971,0:04:58.701
که گزارش رسیده که هرکدام[br]بیش از ۱۰۰ میلیون دلار قیمت دارند.

0:04:58.725,0:05:03.012
و کارخانههای نیمههادی[br]دهها عدد از اینها را در خود دارند.

0:05:03.036,0:05:07.462
حالا خیلیها به طور جدی سوال میکنند:[br]آیا این روش در دراز مدت ممکن است؟

0:05:08.441,0:05:12.121
ما معتقدیم که این روش[br]تولید تراشه را میشود

0:05:12.145,0:05:16.168
به شیوهای کاملا متفاوت و بسیار اقتصادی

0:05:16.966,0:05:20.939
با استفاده از مهندسی مولکولی[br]و تقلید از طبیعت

0:05:20.963,0:05:24.576
و تا ابعاد در حد نانوی[br]ترانزیستورهایمان انجام داد.

0:05:25.267,0:05:29.928
همانطور که گفتم، در شیوههای معمول تولید[br]تمامی مشخصات مدار

0:05:29.952,0:05:32.076
روی سطح سیلیکون تابانده میشود.

0:05:32.818,0:05:35.562
اما اگر به مشخصات مدار مجتمع نگاه کنید،

0:05:35.586,0:05:37.560
به آرایههای ترانزیستوری،

0:05:37.584,0:05:41.213
خیلی از ویژگیها[br]میلیونها بار تکرار شدهاند.

0:05:41.237,0:05:43.845
ساختاری بسیار تکراری است.

0:05:44.331,0:05:47.399
ما میخواهیم از این تکراری بودن

0:05:47.423,0:05:50.120
در شیوه تولیدی جایگزینمان استفاده کنیم.

0:05:50.144,0:05:53.579
میخواهیم از مواد خود نصب استفاده کنیم

0:05:53.603,0:05:56.580
تا به شکلی طبیعی ساختارهای تکرار شدنی را

0:05:56.604,0:05:58.987
که برای ایجاد ترانزیستورها[br]نیاز داریم بسازیم.

0:06:00.052,0:06:02.194
ما این کار را با مواد انجام میدهیم،

0:06:02.218,0:06:05.655
پس این مواد هستند که کار سخت[br]الگوسازی ظریف را انجام میدهند،

0:06:05.679,0:06:10.538
بجای آنکه بخواهیم شیوه چاپ را[br]تا محدودههای آن و فراتر ادامه دهیم.

0:06:11.909,0:06:15.808
خود نصبی در خیلی از نقاط[br]متفاوت طبیعت دیده میشود،

0:06:15.832,0:06:19.242
از غشای لیپید تا ساختارهای سلولی،

0:06:19.266,0:06:22.321
پس میدانیم که میتواند[br]راهکاری مطمئن باشد.

0:06:22.345,0:06:25.906
اگر برای طبیعت مناسب است،[br]باید برای ما هم خوب باشد.

0:06:26.549,0:06:31.349
پس ما میخواهیم این چیزی که[br]طبیعی اتفاق میافتد، خود نصبی مطمئن را

0:06:31.373,0:06:35.338
در تولید فناوری نیمههادی[br]خودمان استفاده کنیم.

0:06:36.929,0:06:39.544
یک نوع از مواد خود نصب --

0:06:40.388,0:06:42.635
که کوپلیمر نام دارند --

0:06:42.659,0:06:47.442
از دو زنجیره پلیمری تشکیل شده است[br]که تنها چند ده نانومتر طول دارد.

0:06:47.466,0:06:49.517
اما این دو زنجیره از هم متنفرند.

0:06:49.541,0:06:51.025
همدیگر را دفع میکنند،

0:06:51.049,0:06:54.946
خیلی شبیه به روغن و آب[br]یا دختر و پسر نوجوان من.

0:06:54.970,0:06:56.327
(خنده حضار)

0:06:56.351,0:06:59.125
اما ما آنها را با بیرحمی[br]به هم متصل میکنیم،

0:06:59.149,0:07:01.844
و یک خستگی ذاتی در ساختار قرار میدهیم،

0:07:01.868,0:07:04.074
چون میخواهند از هم جدا شوند.

0:07:04.716,0:07:08.001
و در تودهای از این ماده، میلیاردها[br]از اینها وجود دارد،

0:07:08.025,0:07:11.326
اجزاء مشابه سعی میکنند تا به هم بچسبند،

0:07:11.350,0:07:14.159
و اجزاء متضاد سعی میکنند از هم دور شوند

0:07:14.183,0:07:15.338
همزمان.

0:07:15.362,0:07:19.116
این یک خستگی درونی در سیستم است،[br]یک تنش در سیستم.

0:07:19.140,0:07:23.449
پس در اطرافش حرکت میکند،[br]اینقدر پیچ و تاب میخورد تا شکل بگیرد.

0:07:24.209,0:07:28.257
و شکل طبیعی خود نصبی[br]که در ابعاد نانو ایجاد میشود،

0:07:28.281,0:07:32.008
منظم، تکراری، و در طول زیاد است،

0:07:32.032,0:07:35.890
و این دقیقا همان چیزی است که[br]برای آرایههای ترانزیستوریمان نیاز داریم.

0:07:37.347,0:07:39.878
پس میتوانیم از مهندسی مولکولی

0:07:39.902,0:07:42.966
برای طراحی شکلهایی در اندازههای مختلف

0:07:42.990,0:07:45.053
و تکرار شوندگیهای متفاوت استفاده کنیم.

0:07:45.077,0:07:47.808
برای مثال، اگر یک مولکول[br]متقارن را در نظر بگیریم،

0:07:47.832,0:07:50.907
که دو زنجیره مولکولی طولی یکسان دارند،

0:07:50.931,0:07:53.602
ساختار خود نصب طبیعی که شکل میگیرد

0:07:53.626,0:07:56.555
خطوطی پرپیچ و خم و طولانی است،

0:07:56.579,0:07:58.389
خیلی شبیه به اثر انگشت.

0:07:58.951,0:08:01.273
و عرض خطوط اثر انگشت

0:08:01.297,0:08:03.307
و فاصله بینشان

0:08:03.331,0:08:07.242
بر مبنای طول زنجیرههای[br]پلیمر ما تعیین میشود

0:08:07.266,0:08:10.560
و همینطور میزان خستگی در سیستم.

0:08:11.320,0:08:13.878
ما حتی میتوانیم ساختارهایی[br]پیچیدهتر ایجاد کنیم

0:08:15.487,0:08:17.926
اگر از مولکولهای نامتقارن استفاده کنیم،

0:08:18.839,0:08:22.924
اگر یکی از زنجیرههای پلیمری[br]از دیگری خیلی کوچکتر باشد.

0:08:23.749,0:08:26.459
و ساختار خود نصبی[br]که در این حالت ایجاد میشود

0:08:26.483,0:08:30.283
با زنجیرههای کوچکتر که گلولههای[br]محکمی را در وسط ایجاد میکنند،

0:08:30.307,0:08:34.148
که با زنجیرههای پلیمری[br]بلندتر در مقابل احاطه شده،

0:08:34.172,0:08:36.220
و یک استوانه طبیعی میسازند.

0:08:37.089,0:08:39.164
و اندازه این استوانه

0:08:39.188,0:08:42.603
و فاصله میان استوانهها، تکرار شوندگی،

0:08:42.627,0:08:46.221
مجددا توسط طول این زنجیرهها

0:08:46.245,0:08:48.983
و میزان خستگی درونی تعیین میشود.

0:08:49.896,0:08:53.774
پس به عبارت دیگر، ما از مهندسی مولکولی

0:08:53.798,0:08:56.623
برای ایجاد نانو ساختارهای[br]خود نصبی استفاده میکنیم

0:08:56.647,0:09:01.557
که میتوانند خط یا استوانه به اندازه[br]تکرار شوندگی که ما طراحی میکنیم باشند.

0:09:02.369,0:09:05.666
ما از شیمی، مهندسی شیمی، استفاده میکنیم

0:09:05.690,0:09:10.479
تا ویژگیهای نانویی تولید کنیم[br]که برای ترانزیستورهایمان میخواهیم.

0:09:13.611,0:09:17.660
اما توانایی خود نصبی این ساختارها

0:09:17.684,0:09:20.121
تنها ما را تا نیمه راه میبرد،

0:09:20.145,0:09:22.954
چون هنوز باید این ساختارها را

0:09:22.978,0:09:26.528
در جایی که میخواهیم ترانزیستورها را[br]در مدار مجتمع قرار دهیم بگذاریم.

0:09:27.246,0:09:29.984
به نسبت این کار را میشود بسادگی انجام داد

0:09:30.008,0:09:36.985
به کمک ساختارهای هادی که ساختارهای[br]خود نصب را در جای خود قرار میدهند،

0:09:37.009,0:09:38.930
و در محل محکمشان میکنند

0:09:38.954,0:09:41.801
و مابقی ساختارهای[br]خود نصب را وادار میکنند

0:09:41.825,0:09:43.175
تا به شکل موازی قرار گیرند،

0:09:43.199,0:09:45.599
مطابق با ساختار هادی ما.

0:09:46.510,0:09:51.149
برای مثال، اگر بخواهیم[br]یک خط ۴۰ نانومتری ظریف بسازیم،

0:09:51.173,0:09:55.311
که تولیدش توسط روشهای[br]معمول چاپ خیلی دشوار است،

0:09:56.274,0:10:01.059
میتوانیم یک ساختار هادی ۱۲۰ نانومتری را

0:10:01.083,0:10:03.587
با روشهای چاپ معمولی بسازیم،

0:10:03.611,0:10:10.202
و این ساختار سه خط ۴۰ نانومتری را[br]در میانش همراستا میکند.

0:10:10.226,0:10:14.995
پس مواد سختترین الگوسازی را[br]خودشان انجام میدهند.

0:10:15.790,0:10:19.697
و ما این راهکار کامل را[br]«خود نصبی مستقیم» نامیدهایم.

0:10:21.586,0:10:24.340
چالش خود نصبی مستقیم

0:10:24.364,0:10:28.840
این است که تمام ساختار[br]باید تقریبا بدون اشکال همراستا شود،

0:10:28.864,0:10:34.145
چون هر خطای کوچکی در ساختار[br]میتواند باعث ایراد در یک ترانزیستور شود.

0:10:34.169,0:10:37.138
و چون میلیاردها ترانزیستور[br]در مدار ما هستند،

0:10:37.162,0:10:40.390
به یک ساختار مولکولی بیعیب نیازمند هستیم.

0:10:40.977,0:10:42.496
و به سمت معیارهایی غیر عادی

0:10:42.496,0:10:44.033
برای دستیابی به این خواهیم رفت،

0:10:44.033,0:10:47.189
از میزان تمیزی در شیمی

0:10:47.213,0:10:49.539
تا پردازش دقیق این مواد

0:10:49.563,0:10:51.134
در کارخانه نیمههادی

0:10:51.158,0:10:55.730
تا حذف حتی کوچکترین[br]ایراد در اندازههای نانو.

0:10:57.311,0:11:02.501
پس خود نصبی مستقیم یک فناوری[br]متحول کننده جدید و هیجان انگیز است،

0:11:02.525,0:11:05.094
که هنوز در مرحله توسعه قرار دارد.

0:11:05.680,0:11:09.541
اما به تدریج مطمئن میشویم که میتوانیم،[br]در واقع، عرضهاش کنیم

0:11:09.565,0:11:11.252
به صنعت نیمههادی

0:11:11.276,0:11:14.233
به عنوان یک فرایند تولیدی انقلابی جدید

0:11:14.257,0:11:16.324
تنها ظرف چند سال آینده.

0:11:17.014,0:11:20.048
و اگر بتوانیم این کار را انجام دهیم،[br]اگر موفق شویم،

0:11:20.072,0:11:21.603
خواهیم توانست

0:11:21.627,0:11:24.885
کوچکتر کردن ترانزیستورها را[br]به شکلی اقتصادی ادامه دهیم،

0:11:24.909,0:11:28.662
توسعه جذاب رایانهها

0:11:28.686,0:11:30.568
و انقلاب دیجیتال را ادامه دهیم.

0:11:30.592,0:11:34.137
و حتی بیشتر از آن، این میتواند[br]ما را به دوران جدیدی

0:11:34.161,0:11:36.392
از تولیدات مولکولی وارد کند.

0:11:36.416,0:11:37.947
چقدر جالب میتواند باشد؟

0:11:38.519,0:11:39.677
متشکرم.

0:11:39.701,0:11:43.910
(تشویق حضار)