مستقبل المعالجات الدقيقة

تستخدم المعالجات الدقيقة Micro Processors في معظم الأجهزة الإلكترونية المتوفرة في زمننا الحاضر. وقد أثبتت هذه المعالجات قدرتها على إنتاج أجهزة صديقة للبيئة وتتفاعل مع الحالات التي تؤدي الأثر المطلوب منها. لقد ساعدت هذه المعالجات الدقيقة على زيادة سرعة الحواسيب إلى أكثر من ألف ضعف خلال العقدين الماضيين فقط. وهذه المعالجات الدقيقة كانت تختلف بشكل تام عن ما هي عليه في يومنا الحاضر فقد تم اختراعها في العام 1971 من قبل مجموعة من المهندسين العاملين في شركة INTEL والتي كانت حينها شركة ناشئة ولكنها أصبحت من أكبر الشركات عالمياً. حيث قامت بطرح معالج INTEL 4004 ليكون أول معالج يتم اختراعه وطرحه على الأسواق بشكل تجاري.

أتاح قانون مور Moore’s Law لبائعي الرقائق الدقيقة بمضاعفة أعداد الترانزستورات Transistorsعلى المكثف IC خلال ما يقارب العامين، وقد سمح لهم ذلك بوضع أهداف طويلة الأمد خاصة بالتكنولوجيا. وقد ساهمت المعالجات الدقيقة المتوفرة بين أيدينا بتطير بنى معقدة. وبالنظر إلى أنها تحتوي على عدد أقل من المحركات والتي يطلق عليها النواة Cores المطلوبة لتأدية الوظائف المحوسبة مثل معالجة الرسومات وحسابات النقطة العائمة والتحكم في ذاكرة الحاسوب.

تستخدم هذه المعالجات تكنولوجيا قياس النانومتر Nanometer لمعالجة القطع الأصغر حجماً وإجراؤها على رقاقة السليكون. مما يسمح بتشكيل ترانزستورات أصغر على الركائز ما ينتج رقائق أكثر كثافة وأعلى كفاءة في استخدام الطاقة.

تستخدم المعالجات الدقيقة مقياس تكنولوجيا النانومتر لمعالجة أصغر قطع يمكن إجراؤها على رقاقة السيلكون. هذا يسمح بتشكيل الترانزستورات الأصغر على الركيزة مضيفا إلى رقاقة أكثر كثافة وكفاءة في استخدام الطاقة.

مع انتقال الترانزستورات إلى مسافات ذرية، فإن الرسوم الحجرية لأشباه الموصلات ستشكل قيوداً وعوائق في التطور المستقبلي. حيث أن تطوير الترانزستورات يعني حاجتها إلى طاقة أقل للعمل بكفاءة. لأن جهد العتبة "الذي يشار إليه اختصارًا بـ V ، لترانزستور تأثير المجال هو الحد الأدنى من الجهد الكهربي من بوابة إلى مصدر VGS اللازمة لإنشاء مسار موصل بين أطراف المصدر وطرف الصرف. إنه عامل تحجيم مهم للحفاظ على كفاءة الطاقة" يسبب مشكلة في نقص الترانزستور الذي يعمل كمفتاح كبديل لأن الاستهلاك الكبير للطاقة التي تستهلكها الرقاقة سببها التسرب. ويزداد الوضع سوءاً مع زيادة كثافة الترانزستور على الرقاقة الالكترونية مما يسبب هبوط حاد في أداء الترانزستور والذي لا نستطيع الحفاظ على أداءه إلا بزيادة قيمة الفولطية العتبية القصوى.

وبناءً على ذلك يتوجب أن  نستمر في زيادة كثافة الترانزستورات ولكن في الواقع ذلك سوف يؤدي إلى زيادة بسيطة نسبياً في سرعة الترانزستور واستهلاك الطاقة. وبسبب ذلك سوف تستغرق العمليات التي يتم إجراءها على الرقائق الجديدة نفس الوقت الذي تستغرقه الرقائق المستخدمة في الوقت الحالي ما يتم ايجاد تركيبة أفضل لتطوير الرقائق.

خطوات تصنيع الدوائر المتكاملة

بسبب القيود المفروضة على المعالجات الدقيقة Micro Processors، يحاول العلماء إيجاد مجالات وطرق أخرى لتطوير أداء المعالجات الدقيقة باستخدام طرق جديدة مثل الأنابيب الكربونية الدقيقة والجرافين المغناطيسي التي تعتمد على أجهزة نانومتر Nanometer مثل MQCA (الأتمتة الخلوية لنقطة الكم المغناطيسية) و spinFETs (ترانزستورات تأثير مجال الدوران) وقد تم وضعها للوصول إلى هذا التطوير. لتحقيق التطوير. نظراً لأن مبدأ التشغيل لهذه التقنيات يختلف عن رقائق CMOS الشائعة، فقد يتطلب الحصول على التطوير إجراء إصلاح شامل في تصميم وتصنيع المعالجات الدقيقة. ومع ذلك فإن جميع هذه التقنيات ما زالت قيد التطوير ومن المبكر طرحها في الأسواق.