1
00:00:01,246 --> 00:00:04,830
رایانهها قبلاً به بزرگی یک اتاق بودند.

2
00:00:04,854 --> 00:00:06,446
اما حالا در جیبتان جا میشوند،

3
00:00:06,470 --> 00:00:07,641
روی مچ دستتان

4
00:00:07,665 --> 00:00:10,984
و حتی داخل بدنتان پیوند زده میشوند.

5
00:00:11,008 --> 00:00:12,289
این چقدر خوب است؟

6
00:00:12,809 --> 00:00:17,146
و دلیل آن کوچک سازی ترانزیستورها بوده،

7
00:00:17,170 --> 00:00:19,662
که کلیدهای کوچک در مدارهایی

8
00:00:19,686 --> 00:00:21,462
در قلب رایانه هستند.

9
00:00:22,051 --> 00:00:25,223
و این بدلیل دهها سال توسعه

10
00:00:25,247 --> 00:00:28,045
و پیشرفت در علم و مهندسی

11
00:00:28,069 --> 00:00:30,741
و میلیاردها دلار سرمایه گذاری
حاصل شده است.

12
00:00:31,352 --> 00:00:34,100
که برای ما مقدار گستردهای از توان پردازش

13
00:00:34,124 --> 00:00:35,929
حجم زیادی از فضای حافظه

14
00:00:35,953 --> 00:00:40,895
و انقلابی دیجیتال آورده که همه ما امروزه
استفاده میکنیم و لذت میبریم.

15
00:00:41,665 --> 00:00:44,433
اما خبر بد این که،

16
00:00:44,457 --> 00:00:47,589
نزدیک است تا به مانعی دیجیتال
در این راه برسیم،

17
00:00:47,613 --> 00:00:51,963
چون میزان کوچک سازی
ترانزیستورها کندتر میشود.

18
00:00:52,471 --> 00:00:55,345
و این اتفاق دقیقا وقتی میافتد

19
00:00:55,369 --> 00:00:59,367
که نوآوریهای ما در نرمافزار

20
00:00:59,391 --> 00:01:03,151
با هوش مصنوعی و
دادههای کلان بیوقفه ادامه دارند.

21
00:01:03,175 --> 00:01:08,215
و ابزارهای ما به شکلی معمول
تشخیص چهره یا واقعیت افزوده انجام میدهند

22
00:01:08,239 --> 00:01:12,464
و یا حتی خودروهای ما را در
جادههای نامطمئن و شلوغ میرانند.

23
00:01:12,959 --> 00:01:14,166
شگفتآور است.

24
00:01:14,618 --> 00:01:19,285
اما اگر ما به سلیقهمان
در نرمافزار ادامه ندهیم،

25
00:01:19,309 --> 00:01:23,096
به نقطهای در توسعه فناوری خواهیم رسید

26
00:01:23,120 --> 00:01:27,330
که کارهایی که با نرمافزارمان
میتوانیم انجام دهیم

27
00:01:27,354 --> 00:01:28,945
به خاطر سختافزار محدود میشود.

28
00:01:29,075 --> 00:01:33,583
همه ما تجربههای ناامید کننده تلفنهای
هوشمند یا تبلتهای قدیمی را بیاد داریم

29
00:01:33,607 --> 00:01:36,771
که به زحمت و به تدریج

30
00:01:36,795 --> 00:01:40,770
زیر فشار بروزرسانیهای نرمافزاری
و ویژگیهای جدید از کار میافتادند.

31
00:01:40,794 --> 00:01:44,177
در حالیکه وقتی میخریدیمشان
همین چند وقت پیش بخوبی کار میکردند.

32
00:01:44,201 --> 00:01:48,711
اما مهندسان نرمافزار پراشتها
تمامی ظرفیت سختافزار را خوردند

33
00:01:48,735 --> 00:01:50,041
به تدریج.

34
00:01:51,883 --> 00:01:55,495
صنعت نیمههادی بخوبی
از این موضوع آگاه است

35
00:01:55,519 --> 00:01:59,403
و روی راهحلهای خلاقانه زیادی کار میکند،

36
00:01:59,427 --> 00:02:03,738
مثلا عبور از ترانزیستورها
به سمت پردازش کوانتومی

37
00:02:03,762 --> 00:02:07,974
یا حتی کار با ترازیستورهایی
با معماری متفاوت

38
00:02:07,998 --> 00:02:09,601
مثل شبکههای عصبی

39
00:02:09,625 --> 00:02:12,638
تا مدارهایی مقاومتر
و کاراتر داشته باشیم.

40
00:02:13,270 --> 00:02:16,609
اما این راهکارها وقت زیادی لازم دارند،

41
00:02:16,633 --> 00:02:21,260
و ما واقعا به دنبال راهکاری سریعتر
برای این مشکل هستیم.

42
00:02:22,899 --> 00:02:27,681
دلیل اینکه چرا نرخ کوچک سازی
ترانزیستورها کند شده است

43
00:02:27,705 --> 00:02:32,391
پیچیده شدن هرچه بیشتر فرآیند تولید است.

44
00:02:33,142 --> 00:02:36,392
قبلا ترانزیستور یک قطعه بزرگ و پر حجم بود،

45
00:02:36,416 --> 00:02:39,725
تا زمانی که مدار مجتمع اختراع شد

46
00:02:39,749 --> 00:02:42,440
بر پایه ویفرهایی از کریستال خالص سیلیکون.

47
00:02:42,946 --> 00:02:45,725
و بعد از ۵۰ سال توسعه مداوم،

48
00:02:45,749 --> 00:02:49,122
حالا میتوانیم ترانزیستورهایی در ابعاد

49
00:02:49,146 --> 00:02:51,675
تا ۱۰ نانومتر داشته باشیم.

50
00:02:52,361 --> 00:02:54,798
که میتوانید یک میلیارد از آنها را

51
00:02:54,822 --> 00:02:57,785
در هر میلیمتر مربع سیلیکون قرار دهید.

52
00:02:58,273 --> 00:03:00,295
برای نشان دادن این موضوع:

53
00:03:00,319 --> 00:03:04,145
سطح مقطع موی انسان ۱۰۰ میکرون است.

54
00:03:04,169 --> 00:03:06,688
یک گلبول قرمز خون،
که اصلا قابل دیدن نیست،

55
00:03:06,712 --> 00:03:08,311
هشت میکرون عرض دارد،

56
00:03:08,335 --> 00:03:11,735
که میتوانید ۱۲ عدد از آنها را
در مقطع موی انسان قرار دهید.

57
00:03:12,467 --> 00:03:15,567
اما در مقایسه ترانزیستور خیلی کوچکتر است،

58
00:03:15,591 --> 00:03:19,439
با عرضی کمتر از یک میکرون.

59
00:03:19,463 --> 00:03:23,009
میتوانید ۲۶۰ ترانزیستور را

60
00:03:23,033 --> 00:03:25,011
در امتداد یک گلبول خون قرار دهید

61
00:03:25,035 --> 00:03:29,499
یا بیش از ۳٫۰۰۰ عدد در عرض تار موی انسان.

62
00:03:29,523 --> 00:03:33,847
واقعا فناوری نانوی فوقالعادهای
در جیب شما قرار دارد.

63
00:03:35,204 --> 00:03:37,392
و در کنار این مزیت مشخص

64
00:03:37,416 --> 00:03:41,250
که بتوانیم ترانزیستورهای بیشتری
روی یک تراشه قرار دهیم،

65
00:03:41,984 --> 00:03:45,476
ترانزیستورهای کوچکتر
کلیدهای سریعتری هم هستند،

66
00:03:46,166 --> 00:03:50,567
و کلیدهای سریعتر بازدهی بیشتری هم دارند.

67
00:03:50,591 --> 00:03:53,068
پس این ترکیب برای ما

68
00:03:53,092 --> 00:03:57,391
هزینه کمتر، کارایی بالاتر و الکترونیک
با بازدهی بالاتری را فراهم کرده

69
00:03:57,415 --> 00:03:59,478
که امروزه از آن استفاده میکنیم.

70
00:04:02,415 --> 00:04:05,179
برای تولید این مدارات مجتمع،

71
00:04:05,203 --> 00:04:08,411
ترانزیستورها لایه به لایه
ساخته میشوند،

72
00:04:08,435 --> 00:04:10,788
روی یک ویفر از کریستال خالص سیلیکون.

73
00:04:11,332 --> 00:04:13,560
و با یک نگاه خیلی ساده شده،

74
00:04:13,584 --> 00:04:17,865
تمامی مشخصات یک مدار

75
00:04:17,889 --> 00:04:20,221
روی سطح ویفر سیلیکونی تابیده میشود

76
00:04:20,245 --> 00:04:23,924
که توسط یک ماده حساس به نور ثبت میشود

77
00:04:23,948 --> 00:04:26,887
و بعد توسط مواد حساس به نور

78
00:04:26,911 --> 00:04:29,932
الگوهای لازم را روی
سطوح پایینی حک میکند.

79
00:04:30,612 --> 00:04:34,696
و این شیوه در طول سالها
به شکل چشمگیری بهبود یافته

80
00:04:34,720 --> 00:04:37,493
تا کارایی موجود در
الکترونیک امروزی را ایجاد کند.

81
00:04:38,279 --> 00:04:41,721
اما همینطور که ویژگیهای ترانزیستورها
کوچک و کوچکتر میشوند،

82
00:04:41,745 --> 00:04:44,782
ما دیگر به محدودیتهای فیزیکی

83
00:04:44,806 --> 00:04:46,689
در تولید این محصولات نزدیکتر میشویم.

84
00:04:48,515 --> 00:04:51,620
آخرین سیستمهای تولید این محصولات

85
00:04:51,644 --> 00:04:53,947
چنان پیچیده شدهاند

86
00:04:53,971 --> 00:04:58,701
که گزارش رسیده که هرکدام
بیش از ۱۰۰ میلیون دلار قیمت دارند.

87
00:04:58,725 --> 00:05:03,012
و کارخانههای نیمههادی
دهها عدد از اینها را در خود دارند.

88
00:05:03,036 --> 00:05:07,462
حالا خیلیها به طور جدی سوال میکنند:
آیا این روش در دراز مدت ممکن است؟

89
00:05:08,441 --> 00:05:12,121
ما معتقدیم که این روش
تولید تراشه را میشود

90
00:05:12,145 --> 00:05:16,168
به شیوهای کاملا متفاوت و بسیار اقتصادی

91
00:05:16,966 --> 00:05:20,939
با استفاده از مهندسی مولکولی
و تقلید از طبیعت

92
00:05:20,963 --> 00:05:24,576
و تا ابعاد در حد نانوی
ترانزیستورهایمان انجام داد.

93
00:05:25,267 --> 00:05:29,928
همانطور که گفتم، در شیوههای معمول تولید
تمامی مشخصات مدار

94
00:05:29,952 --> 00:05:32,076
روی سطح سیلیکون تابانده میشود.

95
00:05:32,818 --> 00:05:35,562
اما اگر به مشخصات مدار مجتمع نگاه کنید،

96
00:05:35,586 --> 00:05:37,560
به آرایههای ترانزیستوری،

97
00:05:37,584 --> 00:05:41,213
خیلی از ویژگیها
میلیونها بار تکرار شدهاند.

98
00:05:41,237 --> 00:05:43,845
ساختاری بسیار تکراری است.

99
00:05:44,331 --> 00:05:47,399
ما میخواهیم از این تکراری بودن

100
00:05:47,423 --> 00:05:50,120
در شیوه تولیدی جایگزینمان استفاده کنیم.

101
00:05:50,144 --> 00:05:53,579
میخواهیم از مواد خود نصب استفاده کنیم

102
00:05:53,603 --> 00:05:56,580
تا به شکلی طبیعی ساختارهای تکرار شدنی را

103
00:05:56,604 --> 00:05:58,987
که برای ایجاد ترانزیستورها
نیاز داریم بسازیم.

104
00:06:00,052 --> 00:06:02,194
ما این کار را با مواد انجام میدهیم،

105
00:06:02,218 --> 00:06:05,655
پس این مواد هستند که کار سخت
الگوسازی ظریف را انجام میدهند،

106
00:06:05,679 --> 00:06:10,538
بجای آنکه بخواهیم شیوه چاپ را
تا محدودههای آن و فراتر ادامه دهیم.

107
00:06:11,909 --> 00:06:15,808
خود نصبی در خیلی از نقاط
متفاوت طبیعت دیده میشود،

108
00:06:15,832 --> 00:06:19,242
از غشای لیپید تا ساختارهای سلولی،

109
00:06:19,266 --> 00:06:22,321
پس میدانیم که میتواند
راهکاری مطمئن باشد.

110
00:06:22,345 --> 00:06:25,906
اگر برای طبیعت مناسب است،
باید برای ما هم خوب باشد.

111
00:06:26,549 --> 00:06:31,349
پس ما میخواهیم این چیزی که
طبیعی اتفاق میافتد، خود نصبی مطمئن را

112
00:06:31,373 --> 00:06:35,338
در تولید فناوری نیمههادی
خودمان استفاده کنیم.

113
00:06:36,929 --> 00:06:39,544
یک نوع از مواد خود نصب --

114
00:06:40,388 --> 00:06:42,635
که کوپلیمر نام دارند --

115
00:06:42,659 --> 00:06:47,442
از دو زنجیره پلیمری تشکیل شده است
که تنها چند ده نانومتر طول دارد.

116
00:06:47,466 --> 00:06:49,517
اما این دو زنجیره از هم متنفرند.

117
00:06:49,541 --> 00:06:51,025
همدیگر را دفع میکنند،

118
00:06:51,049 --> 00:06:54,946
خیلی شبیه به روغن و آب
یا دختر و پسر نوجوان من.

119
00:06:54,970 --> 00:06:56,327
(خنده حضار)

120
00:06:56,351 --> 00:06:59,125
اما ما آنها را با بیرحمی
به هم متصل میکنیم،

121
00:06:59,149 --> 00:07:01,844
و یک خستگی ذاتی در ساختار قرار میدهیم،

122
00:07:01,868 --> 00:07:04,074
چون میخواهند از هم جدا شوند.

123
00:07:04,716 --> 00:07:08,001
و در تودهای از این ماده، میلیاردها
از اینها وجود دارد،

124
00:07:08,025 --> 00:07:11,326
اجزاء مشابه سعی میکنند تا به هم بچسبند،

125
00:07:11,350 --> 00:07:14,159
و اجزاء متضاد سعی میکنند از هم دور شوند

126
00:07:14,183 --> 00:07:15,338
همزمان.

127
00:07:15,362 --> 00:07:19,116
این یک خستگی درونی در سیستم است،
یک تنش در سیستم.

128
00:07:19,140 --> 00:07:23,449
پس در اطرافش حرکت میکند،
اینقدر پیچ و تاب میخورد تا شکل بگیرد.

129
00:07:24,209 --> 00:07:28,257
و شکل طبیعی خود نصبی
که در ابعاد نانو ایجاد میشود،

130
00:07:28,281 --> 00:07:32,008
منظم، تکراری، و در طول زیاد است،

131
00:07:32,032 --> 00:07:35,890
و این دقیقا همان چیزی است که
برای آرایههای ترانزیستوریمان نیاز داریم.

132
00:07:37,347 --> 00:07:39,878
پس میتوانیم از مهندسی مولکولی

133
00:07:39,902 --> 00:07:42,966
برای طراحی شکلهایی در اندازههای مختلف

134
00:07:42,990 --> 00:07:45,053
و تکرار شوندگیهای متفاوت استفاده کنیم.

135
00:07:45,077 --> 00:07:47,808
برای مثال، اگر یک مولکول
متقارن را در نظر بگیریم،

136
00:07:47,832 --> 00:07:50,907
که دو زنجیره مولکولی طولی یکسان دارند،

137
00:07:50,931 --> 00:07:53,602
ساختار خود نصب طبیعی که شکل میگیرد

138
00:07:53,626 --> 00:07:56,555
خطوطی پرپیچ و خم و طولانی است،

139
00:07:56,579 --> 00:07:58,389
خیلی شبیه به اثر انگشت.

140
00:07:58,951 --> 00:08:01,273
و عرض خطوط اثر انگشت

141
00:08:01,297 --> 00:08:03,307
و فاصله بینشان

142
00:08:03,331 --> 00:08:07,242
بر مبنای طول زنجیرههای
پلیمر ما تعیین میشود

143
00:08:07,266 --> 00:08:10,560
و همینطور میزان خستگی در سیستم.

144
00:08:11,320 --> 00:08:13,878
ما حتی میتوانیم ساختارهایی
پیچیدهتر ایجاد کنیم

145
00:08:15,487 --> 00:08:17,926
اگر از مولکولهای نامتقارن استفاده کنیم،

146
00:08:18,839 --> 00:08:22,924
اگر یکی از زنجیرههای پلیمری
از دیگری خیلی کوچکتر باشد.

147
00:08:23,749 --> 00:08:26,459
و ساختار خود نصبی
که در این حالت ایجاد میشود

148
00:08:26,483 --> 00:08:30,283
با زنجیرههای کوچکتر که گلولههای
محکمی را در وسط ایجاد میکنند،

149
00:08:30,307 --> 00:08:34,148
که با زنجیرههای پلیمری
بلندتر در مقابل احاطه شده،

150
00:08:34,172 --> 00:08:36,220
و یک استوانه طبیعی میسازند.

151
00:08:37,089 --> 00:08:39,164
و اندازه این استوانه

152
00:08:39,188 --> 00:08:42,603
و فاصله میان استوانهها، تکرار شوندگی،

153
00:08:42,627 --> 00:08:46,221
مجددا توسط طول این زنجیرهها

154
00:08:46,245 --> 00:08:48,983
و میزان خستگی درونی تعیین میشود.

155
00:08:49,896 --> 00:08:53,774
پس به عبارت دیگر، ما از مهندسی مولکولی

156
00:08:53,798 --> 00:08:56,623
برای ایجاد نانو ساختارهای
خود نصبی استفاده میکنیم

157
00:08:56,647 --> 00:09:01,557
که میتوانند خط یا استوانه به اندازه
تکرار شوندگی که ما طراحی میکنیم باشند.

158
00:09:02,369 --> 00:09:05,666
ما از شیمی، مهندسی شیمی، استفاده میکنیم

159
00:09:05,690 --> 00:09:10,479
تا ویژگیهای نانویی تولید کنیم
که برای ترانزیستورهایمان میخواهیم.

160
00:09:13,611 --> 00:09:17,660
اما توانایی خود نصبی این ساختارها

161
00:09:17,684 --> 00:09:20,121
تنها ما را تا نیمه راه میبرد،

162
00:09:20,145 --> 00:09:22,954
چون هنوز باید این ساختارها را

163
00:09:22,978 --> 00:09:26,528
در جایی که میخواهیم ترانزیستورها را
در مدار مجتمع قرار دهیم بگذاریم.

164
00:09:27,246 --> 00:09:29,984
به نسبت این کار را میشود بسادگی انجام داد

165
00:09:30,008 --> 00:09:36,985
به کمک ساختارهای هادی که ساختارهای
خود نصب را در جای خود قرار میدهند،

166
00:09:37,009 --> 00:09:38,930
و در محل محکمشان میکنند

167
00:09:38,954 --> 00:09:41,801
و مابقی ساختارهای
خود نصب را وادار میکنند

168
00:09:41,825 --> 00:09:43,175
تا به شکل موازی قرار گیرند،

169
00:09:43,199 --> 00:09:45,599
مطابق با ساختار هادی ما.

170
00:09:46,510 --> 00:09:51,149
برای مثال، اگر بخواهیم
یک خط ۴۰ نانومتری ظریف بسازیم،

171
00:09:51,173 --> 00:09:55,311
که تولیدش توسط روشهای
معمول چاپ خیلی دشوار است،

172
00:09:56,274 --> 00:10:01,059
میتوانیم یک ساختار هادی ۱۲۰ نانومتری را

173
00:10:01,083 --> 00:10:03,587
با روشهای چاپ معمولی بسازیم،

174
00:10:03,611 --> 00:10:10,202
و این ساختار سه خط ۴۰ نانومتری را
در میانش همراستا میکند.

175
00:10:10,226 --> 00:10:14,995
پس مواد سختترین الگوسازی را
خودشان انجام میدهند.

176
00:10:15,790 --> 00:10:19,697
و ما این راهکار کامل را
«خود نصبی مستقیم» نامیدهایم.

177
00:10:21,586 --> 00:10:24,340
چالش خود نصبی مستقیم

178
00:10:24,364 --> 00:10:28,840
این است که تمام ساختار
باید تقریبا بدون اشکال همراستا شود،

179
00:10:28,864 --> 00:10:34,145
چون هر خطای کوچکی در ساختار
میتواند باعث ایراد در یک ترانزیستور شود.

180
00:10:34,169 --> 00:10:37,138
و چون میلیاردها ترانزیستور
در مدار ما هستند،

181
00:10:37,162 --> 00:10:40,390
به یک ساختار مولکولی بیعیب نیازمند هستیم.

182
00:10:40,977 --> 00:10:42,496
و به سمت معیارهایی غیر عادی

183
00:10:42,496 --> 00:10:44,033
برای دستیابی به این خواهیم رفت،

184
00:10:44,033 --> 00:10:47,189
از میزان تمیزی در شیمی

185
00:10:47,213 --> 00:10:49,539
تا پردازش دقیق این مواد

186
00:10:49,563 --> 00:10:51,134
در کارخانه نیمههادی

187
00:10:51,158 --> 00:10:55,730
تا حذف حتی کوچکترین
ایراد در اندازههای نانو.

188
00:10:57,311 --> 00:11:02,501
پس خود نصبی مستقیم یک فناوری
متحول کننده جدید و هیجان انگیز است،

189
00:11:02,525 --> 00:11:05,094
که هنوز در مرحله توسعه قرار دارد.

190
00:11:05,680 --> 00:11:09,541
اما به تدریج مطمئن میشویم که میتوانیم،
در واقع، عرضهاش کنیم

191
00:11:09,565 --> 00:11:11,252
به صنعت نیمههادی

192
00:11:11,276 --> 00:11:14,233
به عنوان یک فرایند تولیدی انقلابی جدید

193
00:11:14,257 --> 00:11:16,324
تنها ظرف چند سال آینده.

194
00:11:17,014 --> 00:11:20,048
و اگر بتوانیم این کار را انجام دهیم،
اگر موفق شویم،

195
00:11:20,072 --> 00:11:21,603
خواهیم توانست

196
00:11:21,627 --> 00:11:24,885
کوچکتر کردن ترانزیستورها را
به شکلی اقتصادی ادامه دهیم،

197
00:11:24,909 --> 00:11:28,662
توسعه جذاب رایانهها

198
00:11:28,686 --> 00:11:30,568
و انقلاب دیجیتال را ادامه دهیم.

199
00:11:30,592 --> 00:11:34,137
و حتی بیشتر از آن، این میتواند
ما را به دوران جدیدی

200
00:11:34,161 --> 00:11:36,392
از تولیدات مولکولی وارد کند.

201
00:11:36,416 --> 00:11:37,947
چقدر جالب میتواند باشد؟

202
00:11:38,519 --> 00:11:39,677
متشکرم.

203
00:11:39,701 --> 00:11:43,910
(تشویق حضار)