تراشههای رایانهای خود نصب در آینده
-
0:01 - 0:05رایانهها قبلاً به بزرگی یک اتاق بودند.
-
0:05 - 0:06اما حالا در جیبتان جا میشوند،
-
0:06 - 0:08روی مچ دستتان
-
0:08 - 0:11و حتی داخل بدنتان پیوند زده میشوند.
-
0:11 - 0:12این چقدر خوب است؟
-
0:13 - 0:17و دلیل آن کوچک سازی ترانزیستورها بوده،
-
0:17 - 0:20که کلیدهای کوچک در مدارهایی
-
0:20 - 0:21در قلب رایانه هستند.
-
0:22 - 0:25و این بدلیل دهها سال توسعه
-
0:25 - 0:28و پیشرفت در علم و مهندسی
-
0:28 - 0:31و میلیاردها دلار سرمایه گذاری
حاصل شده است. -
0:31 - 0:34که برای ما مقدار گستردهای از توان پردازش
-
0:34 - 0:36حجم زیادی از فضای حافظه
-
0:36 - 0:41و انقلابی دیجیتال آورده که همه ما امروزه
استفاده میکنیم و لذت میبریم. -
0:42 - 0:44اما خبر بد این که،
-
0:44 - 0:48نزدیک است تا به مانعی دیجیتال
در این راه برسیم، -
0:48 - 0:52چون میزان کوچک سازی
ترانزیستورها کندتر میشود. -
0:52 - 0:55و این اتفاق دقیقا وقتی میافتد
-
0:55 - 0:59که نوآوریهای ما در نرمافزار
-
0:59 - 1:03با هوش مصنوعی و
دادههای کلان بیوقفه ادامه دارند. -
1:03 - 1:08و ابزارهای ما به شکلی معمول
تشخیص چهره یا واقعیت افزوده انجام میدهند -
1:08 - 1:12و یا حتی خودروهای ما را در
جادههای نامطمئن و شلوغ میرانند. -
1:13 - 1:14شگفتآور است.
-
1:15 - 1:19اما اگر ما به سلیقهمان
در نرمافزار ادامه ندهیم، -
1:19 - 1:23به نقطهای در توسعه فناوری خواهیم رسید
-
1:23 - 1:27که کارهایی که با نرمافزارمان
میتوانیم انجام دهیم -
1:27 - 1:29به خاطر سختافزار محدود میشود.
-
1:29 - 1:34همه ما تجربههای ناامید کننده تلفنهای
هوشمند یا تبلتهای قدیمی را بیاد داریم -
1:34 - 1:37که به زحمت و به تدریج
-
1:37 - 1:41زیر فشار بروزرسانیهای نرمافزاری
و ویژگیهای جدید از کار میافتادند. -
1:41 - 1:44در حالیکه وقتی میخریدیمشان
همین چند وقت پیش بخوبی کار میکردند. -
1:44 - 1:49اما مهندسان نرمافزار پراشتها
تمامی ظرفیت سختافزار را خوردند -
1:49 - 1:50به تدریج.
-
1:52 - 1:55صنعت نیمههادی بخوبی
از این موضوع آگاه است -
1:56 - 1:59و روی راهحلهای خلاقانه زیادی کار میکند،
-
1:59 - 2:04مثلا عبور از ترانزیستورها
به سمت پردازش کوانتومی -
2:04 - 2:08یا حتی کار با ترازیستورهایی
با معماری متفاوت -
2:08 - 2:10مثل شبکههای عصبی
-
2:10 - 2:13تا مدارهایی مقاومتر
و کاراتر داشته باشیم. -
2:13 - 2:17اما این راهکارها وقت زیادی لازم دارند،
-
2:17 - 2:21و ما واقعا به دنبال راهکاری سریعتر
برای این مشکل هستیم. -
2:23 - 2:28دلیل اینکه چرا نرخ کوچک سازی
ترانزیستورها کند شده است -
2:28 - 2:32پیچیده شدن هرچه بیشتر فرآیند تولید است.
-
2:33 - 2:36قبلا ترانزیستور یک قطعه بزرگ و پر حجم بود،
-
2:36 - 2:40تا زمانی که مدار مجتمع اختراع شد
-
2:40 - 2:42بر پایه ویفرهایی از کریستال خالص سیلیکون.
-
2:43 - 2:46و بعد از ۵۰ سال توسعه مداوم،
-
2:46 - 2:49حالا میتوانیم ترانزیستورهایی در ابعاد
-
2:49 - 2:52تا ۱۰ نانومتر داشته باشیم.
-
2:52 - 2:55که میتوانید یک میلیارد از آنها را
-
2:55 - 2:58در هر میلیمتر مربع سیلیکون قرار دهید.
-
2:58 - 3:00برای نشان دادن این موضوع:
-
3:00 - 3:04سطح مقطع موی انسان ۱۰۰ میکرون است.
-
3:04 - 3:07یک گلبول قرمز خون،
که اصلا قابل دیدن نیست، -
3:07 - 3:08هشت میکرون عرض دارد،
-
3:08 - 3:12که میتوانید ۱۲ عدد از آنها را
در مقطع موی انسان قرار دهید. -
3:12 - 3:16اما در مقایسه ترانزیستور خیلی کوچکتر است،
-
3:16 - 3:19با عرضی کمتر از یک میکرون.
-
3:19 - 3:23میتوانید ۲۶۰ ترانزیستور را
-
3:23 - 3:25در امتداد یک گلبول خون قرار دهید
-
3:25 - 3:29یا بیش از ۳٫۰۰۰ عدد در عرض تار موی انسان.
-
3:30 - 3:34واقعا فناوری نانوی فوقالعادهای
در جیب شما قرار دارد. -
3:35 - 3:37و در کنار این مزیت مشخص
-
3:37 - 3:41که بتوانیم ترانزیستورهای بیشتری
روی یک تراشه قرار دهیم، -
3:42 - 3:45ترانزیستورهای کوچکتر
کلیدهای سریعتری هم هستند، -
3:46 - 3:51و کلیدهای سریعتر بازدهی بیشتری هم دارند.
-
3:51 - 3:53پس این ترکیب برای ما
-
3:53 - 3:57هزینه کمتر، کارایی بالاتر و الکترونیک
با بازدهی بالاتری را فراهم کرده -
3:57 - 3:59که امروزه از آن استفاده میکنیم.
-
4:02 - 4:05برای تولید این مدارات مجتمع،
-
4:05 - 4:08ترانزیستورها لایه به لایه
ساخته میشوند، -
4:08 - 4:11روی یک ویفر از کریستال خالص سیلیکون.
-
4:11 - 4:14و با یک نگاه خیلی ساده شده،
-
4:14 - 4:18تمامی مشخصات یک مدار
-
4:18 - 4:20روی سطح ویفر سیلیکونی تابیده میشود
-
4:20 - 4:24که توسط یک ماده حساس به نور ثبت میشود
-
4:24 - 4:27و بعد توسط مواد حساس به نور
-
4:27 - 4:30الگوهای لازم را روی
سطوح پایینی حک میکند. -
4:31 - 4:35و این شیوه در طول سالها
به شکل چشمگیری بهبود یافته -
4:35 - 4:37تا کارایی موجود در
الکترونیک امروزی را ایجاد کند. -
4:38 - 4:42اما همینطور که ویژگیهای ترانزیستورها
کوچک و کوچکتر میشوند، -
4:42 - 4:45ما دیگر به محدودیتهای فیزیکی
-
4:45 - 4:47در تولید این محصولات نزدیکتر میشویم.
-
4:49 - 4:52آخرین سیستمهای تولید این محصولات
-
4:52 - 4:54چنان پیچیده شدهاند
-
4:54 - 4:59که گزارش رسیده که هرکدام
بیش از ۱۰۰ میلیون دلار قیمت دارند. -
4:59 - 5:03و کارخانههای نیمههادی
دهها عدد از اینها را در خود دارند. -
5:03 - 5:07حالا خیلیها به طور جدی سوال میکنند:
آیا این روش در دراز مدت ممکن است؟ -
5:08 - 5:12ما معتقدیم که این روش
تولید تراشه را میشود -
5:12 - 5:16به شیوهای کاملا متفاوت و بسیار اقتصادی
-
5:17 - 5:21با استفاده از مهندسی مولکولی
و تقلید از طبیعت -
5:21 - 5:25و تا ابعاد در حد نانوی
ترانزیستورهایمان انجام داد. -
5:25 - 5:30همانطور که گفتم، در شیوههای معمول تولید
تمامی مشخصات مدار -
5:30 - 5:32روی سطح سیلیکون تابانده میشود.
-
5:33 - 5:36اما اگر به مشخصات مدار مجتمع نگاه کنید،
-
5:36 - 5:38به آرایههای ترانزیستوری،
-
5:38 - 5:41خیلی از ویژگیها
میلیونها بار تکرار شدهاند. -
5:41 - 5:44ساختاری بسیار تکراری است.
-
5:44 - 5:47ما میخواهیم از این تکراری بودن
-
5:47 - 5:50در شیوه تولیدی جایگزینمان استفاده کنیم.
-
5:50 - 5:54میخواهیم از مواد خود نصب استفاده کنیم
-
5:54 - 5:57تا به شکلی طبیعی ساختارهای تکرار شدنی را
-
5:57 - 5:59که برای ایجاد ترانزیستورها
نیاز داریم بسازیم. -
6:00 - 6:02ما این کار را با مواد انجام میدهیم،
-
6:02 - 6:06پس این مواد هستند که کار سخت
الگوسازی ظریف را انجام میدهند، -
6:06 - 6:11بجای آنکه بخواهیم شیوه چاپ را
تا محدودههای آن و فراتر ادامه دهیم. -
6:12 - 6:16خود نصبی در خیلی از نقاط
متفاوت طبیعت دیده میشود، -
6:16 - 6:19از غشای لیپید تا ساختارهای سلولی،
-
6:19 - 6:22پس میدانیم که میتواند
راهکاری مطمئن باشد. -
6:22 - 6:26اگر برای طبیعت مناسب است،
باید برای ما هم خوب باشد. -
6:27 - 6:31پس ما میخواهیم این چیزی که
طبیعی اتفاق میافتد، خود نصبی مطمئن را -
6:31 - 6:35در تولید فناوری نیمههادی
خودمان استفاده کنیم. -
6:37 - 6:40یک نوع از مواد خود نصب --
-
6:40 - 6:43که کوپلیمر نام دارند --
-
6:43 - 6:47از دو زنجیره پلیمری تشکیل شده است
که تنها چند ده نانومتر طول دارد. -
6:47 - 6:50اما این دو زنجیره از هم متنفرند.
-
6:50 - 6:51همدیگر را دفع میکنند،
-
6:51 - 6:55خیلی شبیه به روغن و آب
یا دختر و پسر نوجوان من. -
6:55 - 6:56(خنده حضار)
-
6:56 - 6:59اما ما آنها را با بیرحمی
به هم متصل میکنیم، -
6:59 - 7:02و یک خستگی ذاتی در ساختار قرار میدهیم،
-
7:02 - 7:04چون میخواهند از هم جدا شوند.
-
7:05 - 7:08و در تودهای از این ماده، میلیاردها
از اینها وجود دارد، -
7:08 - 7:11اجزاء مشابه سعی میکنند تا به هم بچسبند،
-
7:11 - 7:14و اجزاء متضاد سعی میکنند از هم دور شوند
-
7:14 - 7:15همزمان.
-
7:15 - 7:19این یک خستگی درونی در سیستم است،
یک تنش در سیستم. -
7:19 - 7:23پس در اطرافش حرکت میکند،
اینقدر پیچ و تاب میخورد تا شکل بگیرد. -
7:24 - 7:28و شکل طبیعی خود نصبی
که در ابعاد نانو ایجاد میشود، -
7:28 - 7:32منظم، تکراری، و در طول زیاد است،
-
7:32 - 7:36و این دقیقا همان چیزی است که
برای آرایههای ترانزیستوریمان نیاز داریم. -
7:37 - 7:40پس میتوانیم از مهندسی مولکولی
-
7:40 - 7:43برای طراحی شکلهایی در اندازههای مختلف
-
7:43 - 7:45و تکرار شوندگیهای متفاوت استفاده کنیم.
-
7:45 - 7:48برای مثال، اگر یک مولکول
متقارن را در نظر بگیریم، -
7:48 - 7:51که دو زنجیره مولکولی طولی یکسان دارند،
-
7:51 - 7:54ساختار خود نصب طبیعی که شکل میگیرد
-
7:54 - 7:57خطوطی پرپیچ و خم و طولانی است،
-
7:57 - 7:58خیلی شبیه به اثر انگشت.
-
7:59 - 8:01و عرض خطوط اثر انگشت
-
8:01 - 8:03و فاصله بینشان
-
8:03 - 8:07بر مبنای طول زنجیرههای
پلیمر ما تعیین میشود -
8:07 - 8:11و همینطور میزان خستگی در سیستم.
-
8:11 - 8:14ما حتی میتوانیم ساختارهایی
پیچیدهتر ایجاد کنیم -
8:15 - 8:18اگر از مولکولهای نامتقارن استفاده کنیم،
-
8:19 - 8:23اگر یکی از زنجیرههای پلیمری
از دیگری خیلی کوچکتر باشد. -
8:24 - 8:26و ساختار خود نصبی
که در این حالت ایجاد میشود -
8:26 - 8:30با زنجیرههای کوچکتر که گلولههای
محکمی را در وسط ایجاد میکنند، -
8:30 - 8:34که با زنجیرههای پلیمری
بلندتر در مقابل احاطه شده، -
8:34 - 8:36و یک استوانه طبیعی میسازند.
-
8:37 - 8:39و اندازه این استوانه
-
8:39 - 8:43و فاصله میان استوانهها، تکرار شوندگی،
-
8:43 - 8:46مجددا توسط طول این زنجیرهها
-
8:46 - 8:49و میزان خستگی درونی تعیین میشود.
-
8:50 - 8:54پس به عبارت دیگر، ما از مهندسی مولکولی
-
8:54 - 8:57برای ایجاد نانو ساختارهای
خود نصبی استفاده میکنیم -
8:57 - 9:02که میتوانند خط یا استوانه به اندازه
تکرار شوندگی که ما طراحی میکنیم باشند. -
9:02 - 9:06ما از شیمی، مهندسی شیمی، استفاده میکنیم
-
9:06 - 9:10تا ویژگیهای نانویی تولید کنیم
که برای ترانزیستورهایمان میخواهیم. -
9:14 - 9:18اما توانایی خود نصبی این ساختارها
-
9:18 - 9:20تنها ما را تا نیمه راه میبرد،
-
9:20 - 9:23چون هنوز باید این ساختارها را
-
9:23 - 9:27در جایی که میخواهیم ترانزیستورها را
در مدار مجتمع قرار دهیم بگذاریم. -
9:27 - 9:30به نسبت این کار را میشود بسادگی انجام داد
-
9:30 - 9:37به کمک ساختارهای هادی که ساختارهای
خود نصب را در جای خود قرار میدهند، -
9:37 - 9:39و در محل محکمشان میکنند
-
9:39 - 9:42و مابقی ساختارهای
خود نصب را وادار میکنند -
9:42 - 9:43تا به شکل موازی قرار گیرند،
-
9:43 - 9:46مطابق با ساختار هادی ما.
-
9:47 - 9:51برای مثال، اگر بخواهیم
یک خط ۴۰ نانومتری ظریف بسازیم، -
9:51 - 9:55که تولیدش توسط روشهای
معمول چاپ خیلی دشوار است، -
9:56 - 10:01میتوانیم یک ساختار هادی ۱۲۰ نانومتری را
-
10:01 - 10:04با روشهای چاپ معمولی بسازیم،
-
10:04 - 10:10و این ساختار سه خط ۴۰ نانومتری را
در میانش همراستا میکند. -
10:10 - 10:15پس مواد سختترین الگوسازی را
خودشان انجام میدهند. -
10:16 - 10:20و ما این راهکار کامل را
«خود نصبی مستقیم» نامیدهایم. -
10:22 - 10:24چالش خود نصبی مستقیم
-
10:24 - 10:29این است که تمام ساختار
باید تقریبا بدون اشکال همراستا شود، -
10:29 - 10:34چون هر خطای کوچکی در ساختار
میتواند باعث ایراد در یک ترانزیستور شود. -
10:34 - 10:37و چون میلیاردها ترانزیستور
در مدار ما هستند، -
10:37 - 10:40به یک ساختار مولکولی بیعیب نیازمند هستیم.
-
10:41 - 10:42و به سمت معیارهایی غیر عادی
-
10:42 - 10:44برای دستیابی به این خواهیم رفت،
-
10:44 - 10:47از میزان تمیزی در شیمی
-
10:47 - 10:50تا پردازش دقیق این مواد
-
10:50 - 10:51در کارخانه نیمههادی
-
10:51 - 10:56تا حذف حتی کوچکترین
ایراد در اندازههای نانو. -
10:57 - 11:03پس خود نصبی مستقیم یک فناوری
متحول کننده جدید و هیجان انگیز است، -
11:03 - 11:05که هنوز در مرحله توسعه قرار دارد.
-
11:06 - 11:10اما به تدریج مطمئن میشویم که میتوانیم،
در واقع، عرضهاش کنیم -
11:10 - 11:11به صنعت نیمههادی
-
11:11 - 11:14به عنوان یک فرایند تولیدی انقلابی جدید
-
11:14 - 11:16تنها ظرف چند سال آینده.
-
11:17 - 11:20و اگر بتوانیم این کار را انجام دهیم،
اگر موفق شویم، -
11:20 - 11:22خواهیم توانست
-
11:22 - 11:25کوچکتر کردن ترانزیستورها را
به شکلی اقتصادی ادامه دهیم، -
11:25 - 11:29توسعه جذاب رایانهها
-
11:29 - 11:31و انقلاب دیجیتال را ادامه دهیم.
-
11:31 - 11:34و حتی بیشتر از آن، این میتواند
ما را به دوران جدیدی -
11:34 - 11:36از تولیدات مولکولی وارد کند.
-
11:36 - 11:38چقدر جالب میتواند باشد؟
-
11:39 - 11:40متشکرم.
-
11:40 - 11:44(تشویق حضار)
- Title:
- تراشههای رایانهای خود نصب در آینده
- Speaker:
- کارل اسکیانمند
- Description:
-
ترانزیستورهایی که تلفنی که در جیب شماست را به کار میاندازند، بیاندازه کوچکند: بیش از ۳٫۰۰۰ عدد از آنها را میتوانید در عرض یک تار موی انسان قرار دهید. اما اگر بخواهیم تا نوآوریهایی مانند تشخیص چهره و واقعیت افزوده همچنان ادامه یابند، ما نیازمندیم تا همچنان توان پردازش بیشتری را در تراشههای رایانهای قرار دهیم -- در حالی که دیگر جایی برای توسعه نداریم. در این سخنرانی نو اندیشانه، کارل اسکیانمند که از توسعه دهندگان فناوری است راهکاری بسیار متفاوت را برای تولید تراشهها پیشنهاد میدهد. اسکیانمند میگوید «این میتواند طلوع دورانی جدید در تولیدات مولکولی باشد.»
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 11:57
sadegh zabihi approved Persian subtitles for The self-assembling computer chips of the future | ||
sadegh zabihi edited Persian subtitles for The self-assembling computer chips of the future | ||
sadegh zabihi accepted Persian subtitles for The self-assembling computer chips of the future | ||
sadegh zabihi edited Persian subtitles for The self-assembling computer chips of the future | ||
Mary Jane edited Persian subtitles for The self-assembling computer chips of the future | ||
Behdad Khazaeli edited Persian subtitles for The self-assembling computer chips of the future | ||
Behdad Khazaeli edited Persian subtitles for The self-assembling computer chips of the future | ||
Behdad Khazaeli edited Persian subtitles for The self-assembling computer chips of the future |