تراشه ای که تلفن های هوشمند را هوشمندتر می کند - مجله گیلاسفا

آیفون جدید اپل نخستین وسیله مصرفی است که از فناوری 5 نانومتری بهره می برد

رونمایی از جدیدترین مدل آیفون همراه بود با کلی صحبت درباره نوع جدیدی از تراشه که برای اولین بار همراه با آیفون 12 به بازار عرضه می شود.

این تراشه به صاحبان این گوشی جدید اجازه می دهد که ویدیو های 4کی را تدوین کنند، کیفیت عکس های پروضوح خود را ارتقا دهند و هنگام اجرای بازی هایی که گرافیک سنگینی دارند تجربه به مراتب بهتری از قبل داشته باشند، و در عین حال باتری کمتری نیز مصرف کنند.

در ساخت این تراشه از فرایند 5 نانومتری استفاده شده است، یعنی ترانزیستور های آن کوچکتر شده اند و طولشان حالا به تنها 25 اتم می رسد. در نتیجه می توان میلیارد ها ترانزیستور بیشتر در این تراشه گنجاند.

این به زبان ساده یعنی قدرت محاسبه بیشتر. تا همین چهار سال پیش، خیلی از آگاهان صنعت فناوری بر این عقیده بودند که چنین پیشرفتی به این زودی ها محقق نخواهد شد.

محتویات دستگاه ان ایکس3400 شرکت ای اس ام ال هنگام استفاده با قطعات فلزی پوشیده می شود

اما دلیل تحقق پیدا کردن آن عمدتا نبوغ یک شرکت نسبتا ناشناخته هلندی به نام ای اس ام ال است. این شرکت توانست راهی برای تراشیدن الگوی مدار ها روی سطح سیلیکون پیدا کند که از فرایندی به نام لیتوگرافی به وسیله اشعه ماورای بنفش استفاده می کند.

در این فرایند از دستگاه هایی استفاده می شود که 123 میلیون دلار قیمت دارند، رقمی که حتی با معیار های صنعت نیمه رسانا ها نیز زیاد است. اما این شرکت فعلا تنها سازنده چنین دستگاه هایی است. با این حال، درصد پایین تراشه های معیوب باعث می شود که استفاده از این دستگاه از گزینه های دیگر مقرون به صرفه تر باشد.

دکتر ایان کاترس، گزارشگر وبسایت آناندتک، می گوید دقت در چنین مقیاس کوچکی کلیدی است. کاری که دارند می کنند مثل این است که شما از روی زمین یک هواپیمای کاغذی به طرف تمبری روی سطح مریخ پرتاب کنید و آن هم به هدف بخورد.

ای اس ام ال در توصیف فناوری خود می گوید که انگار یک روان نویس ظریف را جایگزین یک ماژیک کلفت کرده اید. اما به جای جوهر از چیزی استفاده می کند که این شرکت آن را نور نحیف لقب داده است و طی فرایندی واقعا گیج کننده ایجاد می شود.

سندر هافمن، سخنگوی این شرکت، می گوید ما یک قطره قلع مذاب را با ارسال یک اشعه لیزر صنعتی قوی به درونش بخار می کنیم که نتیجه اش می شود تولید پلاسما. از این پلاسما نور ماورای بنفش می تابد.

او در ادامه می گوید این اتفاق هر ثانیه 50 هزار مرتبه تکرار می شود - یعنی 50 هزار قطره تبخیر می شود - و نوری که ایجاد می کند به اندازه ای است که ما می توانیم آن را با یکی سری آینه شکار کنیم. از این آینه ها صافتر در دنیا پیدا نمی شود.

اپل در ماه سپتامبر توضیح مختصری درباره ویژگی های تراشه آ14 داده بود

این نور را سپس از داخل ماسکی عبور می دهند تا شکل نقشه تراشه را به خود بگیرد و در ادامه با عبور از یک سری عدسی به مرور متمرکزتر می شود.اشعه نور سپس روی پوشش حساس به نور یک برش سیلیکون تابانده می شود و به این ترتیب طرح تراشه روی آن چاپ می شود.

تا به امروز تنها دو سازنده تراشه از این فرایند استفاده اقتصادی کرده اند:

شرکت تولیدکننده نیمه رسانای تایوان (تی اس ام سی) - تامین کننده انحصاری تراشه آ14 که اپل در جدیدترین مدل آیفون، آیپد و رایانه های مک استفاده می کند

سامسونگ - که در حال ساخت یک پردازنده کوالکام جدید برای گوشی های اندروید است که در ماه دسامبر رونمایی خواهد شد

هر کدام از این دو شرکت بخشی از سهام ای اس ام ال را در اختیار دارند. سهامدار دیگر شرکت اینتل است که طبق برنامه در سال 2021 از این فناوری جدید استفاده خواهد کرد.

اما یکی از رقیبان مهم حق دسترسی به آن را ندارد.

طبق گزارش ها، شرکت تولیدی بین المللی نیمه رسانای چین (اس ام آی سی) نیز این فناوری را سفارش داده بود، اما دخالت دولت آمریکا باعث شد تا دستگاه های ساخت ای اس ام ال به این خاطر که شاید توسط نیرو های نظامی چین استفاده شوند به این کشور صادر نشود.

این شرکت چینی در حال حاضر چند نسل عقبتر از دیگران است و با فناوری 14 نانومتری کار می کند، و به عقیده کارشناسان مدتی زمان لازم داشت تا بر چالش های مختلف جهش به فناوری 5 نانومتری غلبه کند. اما جان ارنسن، پژوهشگر شرکت گارتنر، می گوید این واقعیت که آن ها حتی نمی تواند وارد این بازی شوند ضربه سختی به این شرکت و برنامه های پکن برای صنایع تراشه سازی چین است.

ای اس ام ال در حال حاضر تنها سازنده دستگاه های لیتوگرافی به وسیله اشعه ماوراء بنفش است

او اضافه می کند که قصد ایالات متحده دقیقا همین است. هواوی، دیگر غول فناوری چینی، نیز در تولید تراشه های 5 نانومتری کیرین که خودش طراحی کرده است به مشکل برخورده است. این اتفاق نیز ناشی از دخالت های اخیر دولت ترامپ بود.

اما به نظر می رسد که این شرکت مقداری از این تراشه ها را که شرکت تی اس ام سی برایش ساخته بود انبار کرده است و به زودی در گوشی های هوشمند جدید خود از آن ها استفاده خواهد کرد. شرکت تی اس ام سی این تراشه ها را پیش از آن که در ماه سپتامبر مجبور به قطع تولید شود ساخته بود.

تلفن های هوشمند باهوشتر

اما این موضوع به این خاطر مهم است که راه باهوشتر کردن گوشی های تلفن استفاده از تراشه های 5 نانومتری است. هر چه تراشه ها پیشرفته تر می شوند، می توان خیلی از کار هایی را که قبلا برای پردازش به رایانه های دوردست فرستاده می شدند در محل انجام داد.

برای نمونه، تلفن های هوشمند حالا می توانند بدون استفاده از اینترنت صوت را به متن تبدیل کنند و انسان ها را در عکس تشخیص دهند.

ترانزیستور های کوچکتر انرژی کمتری از ترازیستور های بزرگتر مصرف می کنند و به همین خاطر می توانند با سرعت بیشتری کار کنند. بر همین اساس، شرکت تی اس ام سی اعلام کرده است که تراشه هایی که با فناوری 5 نانومتری می سازد 15 درصد از تراشه های 7 نانومتری سریعتر کار می کنند و انرژی کمتری نیز مصرف می کنند.

دکتر کاترس می گوید اگر کار معینی داشته باشید - مثلا پردازش تصویر، پردازش سیگنال صوتی یا رمزنویسی - محاسباتی که باید انجام دهید خیلی معین تعریف شده است. به همین خاطر می توانید شتاب دهنده خود را به شکلی طراحی کنید که یا با حداکثر سرعت ممکن کار کند، یا عمر باتری دستگاه را بیشتر کند.

شرکت اپل ادعا کرده است که تراشه آ14 در کار های یادگیری ماشین تا 10 مرتبه سریعتر از تراشه آ13 است. شکی نیست که دیگر سازندگان تلفن های هوشمند نیز هنگام گذار به فناوری 5 نانومتر ادعا های مشابهی مطرح خواهند کرد.

البته چیزی که بر مصرف کنندگان تاثیر خواهد گذاشت آن دسته از کاربرد ها خواهد بود که زندگی فرد را راحت تر می کند، نه افزایش سرعت های فرضی.

اما در سال های آینده، بعضی از کاربرد های فناوری 5 نانومتری و سپس 3 نانومتری قطعا از حیطه تلفن های هوشمند فراتر خواهد رفت - عینک های هوشمندی که خیلی بزرگ نیستند، ساعت های هوشمندی که دیرتر به شارژ نیاز پیدا می کنند، و شاید ماشین های خودران مقرون به صرفه.