تصنيع شرائح المعالجات الدقيقة بطريقة الـ «7 نانومتر» اعتباراً من العام المـــقبل

كشف المؤتمر السنوي الدولي للأدوات الإلكترونية، الذي يعد أكبر منتدى عالمي في صناعة الإلكترونيات والشرائح الدقيقة، أن صناعة الإلكترونيات ستنتقل من تصنيع شرائح المعالجات الدقيقة بطريقة الـ«10 نانومتر»، إلى طريقة الـ«7 نانومتر»، ثم لطريقة الـ«5 نانومتر»، وهو ما ستتم ترجمته عملياً في إطلاق موجة جديدة من السرعة وخفة الوزن ومستوى الأداء والكفاءة في استخدام الطاقة والنحافة وتصغير الحجم، تبدأ في غمر المعالجات الدقيقة اعتباراً من العام المقبل، خصوصاً المستخدمة في الهواتف الذكية والأدوات الإلكترونية اليدوية والمحمولة.

وقال المشاركون في المؤتمر، الذي عقد أخيراً في مدينة سان فرانسيسكو الأميركية، وتنظمه جمعية مهندسي الكهرباء والإلكترونيات، إن أول مظاهر الموجة الجديدة ستكون زيادة سرعة الشرائح المستخدمة في تشغيل الهواتف الذكية المحمولة، بما يراوح بين 15% و20%، خلال النصف الأول من عام 2018.

وكان المشاركون ناقشوا موضوعات عدة خلال المؤتمر، من بينها الترانزستورات والذاكرة والشاشات الجديدة وأدوات التصوير، إضافة إلى مركبات مواد أشباه الموصلات، فضلاً عن الأدوات العاملة بتقنية النانو والبنية المعمارية من الآلات الدقيقة وتقنيات الطاقة الذكية.

انطلاق الموجة

استخدام الطريقة الجديدة أفادت شركة «جلوبال فاوندريز»، المنافِسة لشركة «تي إس إم سي» التايوانية المتخصصة في تصنيع أشباه الموصلات، بأنها ستنتقل لتصنيع شرائح المعالجات الدقيقة بطريقة الـ«7 نانومتر»، مشيرة إلى أن إنتاجها يمكن أن يبدأ خلال عام 2018، في حين لم تتحدث شركة «سامسونغ» علناً عن خططها في ما يتعلق بالـ«7 نانومتر». من جهتها ذكرت شركة «إنتل»، أكبر صانع للشرائح الإلكترونية عالمياً، أن لديها رؤية تتعلق بالـ«7 نانو»، ما يعني أن هذه الطريقة في التصنيع موضوعة ضمن خريطة الطريق الخاصة بالشركة، وإن كانت الشركة لم تفصح عن موعد استخدامها.

ووفقاً للتفاصيل المنشورة عن المؤتمر على موقع جمعية مهندسي الكهرباء والإلكترونيات ieee.org/‏conferences_events، فإن موجة التطور الجديدة التي كشف عنها المؤتمر، تنطلق من قاعدتين، الأولى هي التطوير في طرق تصنيع الشرائح الإلكترونية، ولاسيما شرائح المعالجات الدقيقة، فيما تتمثل الثانية في التحسينات المتوقع إدخالها على المواد المستخدمة في تصنيع الشرائح.

القاعدة الأولى

وبالنسبة للقاعدة الأولى، قال المشاركون في المؤتمر، إن الجولة المقبلة من الهواتف المحمولة الذكية الراقية التي ستظهر مطلع العام المقبل يمكن أن تعمل بشرائح دقيقة من طراز «كوالكوم سناب دراجون 835»، التي يتم تصنيعها بتقنية «10 نانومتر»، والمقصود بها أنه يتم رص وتثبيت الترانزستورات المستخدمة في صناعة الشريحة بطريقة تجعل هناك مسافة فاصلة بين كل ترانزستور وآخر، طولها 10 نانومتر، إذ إن النانومتر هو جزء من مليار جزء من المتر، وبالتالي فالتصنيع يتم بحيث تكون المسافة بين كل ترانزستور وآخر 10 أجزاء من مليار جزء من المتر.

«قانون مور»

واستناداً إلى «قانون مور» الشهير الذي يحكم صناعة الشرائح الإلكترونية الدقيقة، والذي يفيد بأن أعداد الترانزستورات على الشريحة الإلكترونية تتضاعف مرة كل سنتين، مع ثبات سعر أو كلفة الشريحة كما هو، فمن المرجح أن تنتقل صناعة هذه الشرائح للتصنيع بطريقة الـ«7 نانومتر» بين كل اثنين من الترانزستورات، بدلاً من 10 نانومتر، خلال عام 2017، ثم تنتقل إلى التصنيع بطريقة الـ«5 نانومتر» خلال عام 2018، وهو ما يعني أن «قانون مور» لايزال فعالاً ولم ينتهِ كما يرى البعض.

إعلان عن التصنيع

والدليل على أن ذلك سيحدث، ما أعلنته شركة «إيه آر إم» التي تعد واحدة من أهم شركات تصميم وإنتاج المعالجات، أنها ستنتقل إلى تصنيع المعالجات بطريقة الـ«7 نانو» خلال العام المقبل، وبالـ«5 نانو» في عام 2018.

وتتخصص «إيه آر إم» بالأساس في إنتاج نوع من المعالجات يحمل اسمها، وينتمي إلى فئة المعالجات التي تتعرف على أعداد محدودة من الأوامر، وتستخدم بكثرة في الأجهزة ذات الإمكانات المحدودة، مثل الهواتف المحمولة والحاسبات اللوحية وأجهزة الألعاب المحمولة والآلات الحاسبة وغيرها، إذ إن معالجات «إيه آر إم» تعمل في نحو 75% من معالجات الأجهزة المحدودة الإمكانات الموجودة في الأسواق.

وذكرت شركة «إيه آر إم» في بيان لها حول هذه الخطوة، أنها تتعاون مع شركة «تي إس إم سي» التايوانية، المتخصصة في تصنيع أشباه الموصلات، لتصنيع شرائح بتقنية «7 نانومتر». وقال نائب الرئيس للتسويق في «إيه آر إم»، رون مور، إنه «من المتوقع أن يبدأ تصنيع الشرائح بتقنية (7 نانومتر) في مصانع (تي إس إم سي) خلال عام 2018»، مشيراً إلى أنه «في التجارب التي أجرتها الشركة، حققت شرائح الـ7 نانو سرعة أعلى بما يراوح بين 15 و20% مقارنة بشرائح 16 نانومتر التي تصنعها (تي إس إم سي) حالياً».

وأضاف مور أن «شركته تعتزم تصنيع الشرائح المعتمدة على معالجات (إيه آر إم)، المخصصة للحاسبات الخادمة وأدوات إنترنت الأشياء بطريقة 7 نانومتر».

تطعيم السيليكون

أما القاعدة الثانية لموجة السرعة والتصغير والنحافة بالنسبة للمعالجات الدقيقة، فتتمثل في تحسين مواصفات السيليكون المستخدم في صناعة الشرائح، أو حتى ربما استبداله بمواد جديدة. وكانت شركة «إنتل»، التي تعد أكبر صانع للشرائح الإلكترونية عالمياً، هي الطرف الأبرز في هذا المجال خلال المؤتمر، إذ تحدثت عن أن لديها خططاً لتطبيق مفهوم «التطعيم الفيزيائي الكيميائي» لعنصر السيليكون، أي حقنه بمركبات ومكونات من مواد أخرى، لتحسين خصائصه في التوصيل الكهربي، وتقليل استهلاك الطاقة في التشغيل.

وأشار باحثون من الشركة إلى مجموعات من المواد الموجودة في العمودين الثالث والخامس من الجدول الدوري للمواد، مثل الجاليوم والأرسنايد، والبورون والألمونيوم والجاليوم والإنديوم والثاليوم والنيتروجين فوسفوريك، والأسنيك والانتيمون وغيرها، كمواد مرشحة للاستخدام «كطعوم» للسيليكون عند إنتاج الشرائح المستقبلية.

وأوضحوا ن الجاليوم أرسنايد، مثلاً، موصل للكهرباء أفضل من السيليكون، ويمكن أن يضيف المزيد من الكفاءة في استخدام الشرائح، ويخفّض من استهلاك الطاقة، مشيرين إلى أن الأبحاث جارية على استخدامه كـ«طعم» لتحسين خواص السيليكون.