باتری ها همین باگرهای کوچک دلیلی هستند که ما هنوز با وسایل نقلیه الکتریکی و شارژ کردن تلفن های هوشمند خود تقریباً هر روز درگیر هستیم. باتری لیتیومی خوب قدیمی اکنون ده ها سال قدمت دارد و حتی با وجود پیشرفت های متعددی مانند باتری های حالت جامد، باتری های گرافن کاتدی، ابرخازن ها و غیره، واقعیت این است که این نمونه های اولیه هنوز سال ها با تولید انبوه و تولید انبوه ما فاصله دارند. ابزارهای الکترونیکی. اکنون سامسونگ و IBM رویکرد کاملا متفاوتی را به کار گرفته اند. به جای تلاش برای افزایش ظرفیت باتری، غول های فناوری در حال توسعه نوع جدیدی از معماری تراشه هستند که به طور بالقوه می تواند مصرف انرژی را تا 85 درصد کاهش دهد. این فناوری جدید میتواند به طور موثری به گوشیهای هوشمند با یک بار شارژ کمک کند و به آن ترانزیستور اثر میدانی نانوصفحه عمودی انتقال (VTFET) میگویند.
اکثر تراشههای مدرن (مانند اسنپدراگون داخل گوشی اندرویدی یا A15 بایونیک داخل آیفون) بر پایه ترانزیستورهای اثر میدانی با انتقال جانبی (finFET) ساخته شدهاند. بدون کاوش عمیق در الکترونیک، این بدان معنی است که ترانزیستورهای داخل تراشه ها روی یک سطح صاف ویفر مانند قرار گرفته اند – سیگنال به صورت دو بعدی به جلو و عقب می رود (به اصطلاح).
طراحی جدید VTFET فقط این طرح را گرفته و آن را در جهت عمودی گسترش می دهد (مثل فلش VNAND که سامسونگ در حال ساخت است). با قرار دادن ترانزیستورها روی هم، IBM و سامسونگ توانستند محدودیت های خاصی را در طراحی معمولی دور بزنند – اندازه و سطح تماس بهتری را ارائه دهند و طول دروازه ترانزیستورها را بهینه کنند.
در نتیجه، طراحی جدید را می توان به دو روش مختلف بهینه کرد – یا با استفاده از کارایی – که در آن عملکرد کم و بیش با معماری های مدرن ARM مانند چیپست های Snapdragon و Bionic فوق الذکر برابری می کند. با این حال، به دلیل افزایش کارایی، این رویکرد تا 85 درصد افزایش عمر باتری را به همراه خواهد داشت – عملا معمای شارژ را در فناوری مدرن تلفن هوشمند حل می کند.
رویکرد دیگر افزایش عملکرد تراشه، مطابق با مصرف انرژی طرحهای تخت مدرن است. رفتن به این مسیر در مقایسه با جایگزینهای مدرن FET باعث افزایش 100 درصدی عملکرد میشود.
البته، ما در مورد نمونههای اولیه آزمایشگاهی صحبت میکنیم، اما کارشناسان فناوری IBM میگویند که این طراحی جدید پتانسیل «مقیاسپذیری فراتر از نانوصفحات» را دارد. این بدان معنی است که رفتن از یک نمونه اولیه ساده به تراشه های مصرفی تولید انبوه نباید چندان سخت باشد.
معماری ترانزیستور VTFET – IBM
کاربردهای بالقوه این طراحی جدید ترانزیستور بی پایان است – چه کسی به کارایی و افزایش کارایی نیاز ندارد؟ طراحی VTFET جدا از اینکه باتری گوشیهای هوشمند را تا یک هفته تمام میکند، میتواند انرژی مورد استفاده برای استخراج رمزارز را کاهش دهد و با توجه به هیاهوی فناوری بلاک چین، این میتواند بسیار بزرگ باشد. زمینه دیگری که به نفع طرحهای جدید است اینترنت اشیا است. – امکان استفاده از دستگاه های حتی کوچکتر که می توانند ماه ها کار کنند. آیبیام و سامسونگ همچنین تأکید میکنند که این پیشرفت جدید میتواند قانون مور (با بیان اینکه تعداد ترانزیستورها هر دو سال یکبار دو برابر میشود) را که در تراشههای مدرن متوقف شده (یا حداقل به میزان قابل توجهی کاهش یافته است) را گسترش دهد.
باز هم، این ایده بسیار شبیه به ماژولهای حافظه فلش NAND عمودی است، جایی که سلولهای حافظه روی هم قرار میگیرند (بنابراین امکان اندازه بیشتر و قیمت ارزانتر به ازای هر گیگابایت فضای ذخیرهسازی را فراهم میکنند). طراحی جدید VTFET همچنین با تلاش IBM برای کاهش ردپای ترانزیستورها و تراشه ها به طور کلی هماهنگ است – این شرکت فناوری گره 2 نانومتری خود را در ماه می به نمایش گذاشت. این فرآیند تولید 2 نانومتری اجازه می دهد تا 50 میلیارد ترانزیستور را روی یک تراشه به اندازه یک ناخن بسته بندی کنید.
ما هنوز با دیدن این طراحی در لوازم الکترونیکی مصرفی فاصله زیادی داریم، اما آینده روشن به نظر می رسد.
