شريحة حاسوبٍ جديدةٌ صغيرةٌ جداً من شركة IBM يمكنها أن تُقَلِلَ استخدامَ الطاقةِ بمقدار 75%
بقلم: ماثيو سباركس
ترجمة: محمد الرفاعي
صنعَتْ شركةُ IBM معالجَ حاسوبٍ Computer processor ذي 50 بليون ترانزستور Transistor في مساحةٍ تساوي مساحة ظفرِ الإصبعِ، مما يجعلُه أصغرَ وأكثفَ بنيةِ شريحة حاسوبٍ أُنتِجَتْ حتى الآن. وإذا اعتُمِدَتْ للاستخدام في مراكز البيانات والأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية، فقد يؤدي ذلك إلى خفضِ كميةِ الطاقةِ الهائلةِ التي تحتاجُ إليها الحوسبةُ.
في مجالُ صناعةِ تصنيعِ شرائح الحاسوبِ تُسمَّى أجيالَ تكنولوجيا الشرائح بحسبِ فئةِ الحجمِ، لكن هذا لا يشيرُ إلى حجمِ الشريحة الفعلي. إذ تميلُ الأجهزةُ التجاريةُ الجديدةُ إلى استخدامِ شريحات 7 أو 5 نانومترات. فعلى سبيل المثال، تَسْتَخْدِمُ شريحةُ إم1 (M1) من آبل Apple في مجموعتها الحالية من أجهزة الحاسوب وشريحةُ أيه 14 A14 التي تُشَغِلُ أجهزةَ آي فون iPhone الحالية رقاقة 5 نانومتر.
تَدَّعي الشركة IBM أنها ابتَكَرَتْ أول شريحتين بمقاس 2 نانومتر عامِلَتين. ويبلغُ عرضُ الترانزستورات في هذا النموذج الأولي 12 نانومتراً، أي بعرض 24 ذرة سيليكون فقط. ويمكن أن يؤدي تصغيرُ حجمِ الترانزستوراتِ إلى جعلِ الشرائح أصغرَ، وأسرعَ، وأكثرَ كفاءةً. ففي الأجهزة المحمولة، يمكن أن يعني هذا عمرَ بطاريةٍ أطول.
تقول الشركة IBM إنه يمكن استخدام شريحتي 2 نانومتر في كل شيءٍ من الهواتف والأجهزةِ اللوحيةِ إلى شرائح الخوادم Server فائقة الأداءِ، والحواسيب الفائقة Supercomputer، ويمكن أن تحققَ أداءً أعلى بنسبة 45% واستخداماً أقل للطاقة بنسبة 75% من شرائح 7 نانومترات التي تُصنَّعُ حالياً.
يقولُ ستيفن فريير Steven Freear ، من جامعة ليدز University of Leeds في المملكة المتحدة، إن الشرائح الأكثر كثافةً ستحققُ مجموعةَ فوائدَ تتجاوزُ كفاءةَ الطاقةِ، بما في ذلك الموثوقية المُحَسَنَةِ نظراً إلى قدرتها على تضمين المزيدِ من الأمان Security ومنطقِ التحققِ من الأخطاء Error-checking logic.
يقول موكِش كاري Mukesh Khare من الشركة IBM إن نموذجَ الشريحة الأولي قد صُنِعَ في مقر الشركة في ألباني Albany، نيويورك New York، وإن العمليةَ تَضَمَنَتْ “مئات وآلاف الخطوات” في غرفةٍ نظيفةٍ Clean room مساحتُها 9300 م2 تعملُ مدار 24 ساعة يومياً، في كل يومٍ من العام. وتقولُ الشركة IBM إن الشرائح ستدخلُ حيز الإنتاجِ بحلول نهايةِ عام 2024، لكنها ستعهدُ بإنتاجِها إلى مصانعَ في أماكنَ أخرى.
يمكن تتبعُ أصل الشرائح التي نعرفها حالياً إلى مختبرات بيل Bell Laboratories في الولايات المتحدة، حيثُ صُنِعَتْ الترانزستورات في عام 1959 بأكسدةِ قطعةٍ من السيليكون بعنايةٍ. فهذه الأجهزةُ الصغيرةُ هي اللبناتُ الأساسيةُ للإلكترونيات الحديثةِ، وكلُّ التطوراتِ التي حدثَتْ منذ ذلك الوقت ترجعُ أساساً إلى تصغيرِ تكنولوجيا مماثلةٍ.
من المعروف أن تصغيرَ الشرائح يخضعُ لقانون مور Moore’s Law الذي ينصُ على أن عددَ الترانزستوراتِ في معالجٍ سيتضاعفُ مرتين كل عامين. وقد ثَبُتَتْ صحةُ هذا لعقودٍ، ولكن المعدل تباطأ في الأعوامِ الأخيرةِ.
يقول كيرِن بروفي Kieran Brophy ، من جامعة إمبيريال كوليدج لندن Imperial College London ، إن تصميمَ الشريحةِ المُحَسَّنِ المُعْتَمِدِ على الترانزستورِ يقتربُ بسرعةٍ من الحدودِ الفيزيائيةِ الأساسيةِ: “من المعروف أن قانون مور آخذٌ بالانهيار. إذ لا يمكنُكَ أساساً الاستمرارُ بالانتقالِ إلى مقاييسَ أصغرَ وأصغرَ. لا يمكنُك تغييرُ الفيزياء”.
ينشرُ مجالُ صناعةِ الشرائح العالمي جدولاً زمنياً للقفزات التكنولوجية المُتَوقَعَةِ في التصغيرِ لتتمكنَ الشركاتُ من العمل معاً لتطويرِ عملياتِ التصنيعِ والاختبارِ المطلوبةِ. حالياً، تشيرُ خريطةُ الطريقِ هذه إلى أن الشريحتين 2 نانومتر ستُطْلَقُ في عام 2023، ويُتَوقَعُ أن تبدأَ شركاتٌ مثل شركة تايوان لصناعة أشباه الموصلات Taiwan Semiconductor Manufacturing Company بتصنيعِ المنتجاتِ التجاريةِ التي تستخدُمها في عام 2024.
يضغطُ الاتحادُ الأوروبي European Union (اختصاراً: الاتحاد UN) أيضاً من أجلِ تكنولوجيا 2 نانومتر، ويستثمرُ 125 بليون جنيه إسترليني في البحثِ والتطويرِ R&D، ولبناء قدرةٍ تصنيعيةٍ.
يمكن أن يؤدي اعتمادُ هذه التكنولوجيا إلى انخفاضٍ كبيرٍ في التغيّر المناخي Climate change بتقليلِه متطلباتِ الطاقةِ لمراكزِ البياناتِ الضخمةِ التي تُشَغِّلُ البريدَ الإلكتروني، ووسائلَ التواصل الاجتماعي، والخدماتِ المصرفيةِ، وخدماتِ بث الفيديو. وتستهلكُ مراكزُ بياناتٍ مثل هذه 1% من كهرباء العالم.
© 2021, New Scientist, Distributed by Tribune Content Agency LLC
