دستاورد کم‌نظیر دانشمندان؛ پردازنده‌ها به هیولای بی‌شاخ‌ودم تبدیل می‌شوند

محققان دانشگاه جورجیا پس از ۱۰ سال، به فناوری تولید نوعی نیمه‌رسانای جدید دست یافتند. جزئیات این دستاورد در قالب مقاله‌ای در مجله‌ی Nature منتشر شده است و به روند تولید اپی‌گرافن یا گرافن اپیکسیال نیمه‌رسانا (SEC) از سیلیکون کاربید (SiC) اشاره دارد.

به گفته‌ی والتر دی هیر، استاد فیزیک دانشگاه جورجیا، الکترون‌ها در اپی‌گرافن حدود ۱۰ برابر سریع‌تر از زمانی که از نیمه‌رساناهای سیلیکونی می‌گذرند، حرکت می‌کنند. این ویژگی ابررساناهای اپی‌گرافنی، امکان تولید انواع پردازنده اینتل، پردازنده AMD یا ابرتراشه‌های دیگری را با فرکانس تراهرتزی فراهم می‌کند.

محققان دانشگاه جورجیا برای تولید اپی‌گرافن از سیلیکون کاربید، دو تراشه‌ی سیلیکونی را درون فضای کوچک پوشیده از گرافیت قرار دادند و مجموع این مواد را در لوله‌ی کوارتز آرگون که‌ یک لوله مسی روی آن تعبیه شده است، گذاشتند.

در این آزمایش، از طریق جریان القایی، دو تراشه‌ی سیلیکونی داخل لوله‌، حرارتی معادل هزار درجه‌ی سانتی‌گراد را برای حدود یک ساعت تحمل کردند و در نهایت با تبخیر سیلیکون از سطح تراشه و جایگزین‌ شدن آن با کربن، لایه‌ای تک‌اتمی از گرافن تشکیل شد.

محققان پس از خارج‌ کردن ترکیب به‌دست‌آمده از لوله، گرافن تشکیل‌شده را دوباره تا دمای ۲۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد در محیط خلأ گرم کردند. پس از این مرحله اپی‌گرافن روی بستری از سیلیکون کاربید در سطح تراشه‌های آزمایش‌شده، تشکیل شد.

والتر دی هیر می‌گوید که این فرایند نسبتاً کم‌هزینه است. روش پیشنهادی این استاد دانشگاه، مشکل کافی‌نبودن فاصله‌ی باند اندازه‌گیری و عدم کنترل خاموش و روشن‌شدن ترانزیستورها را که از سال ۲۰۰۸ تا به امروز در روند تولید گرافن نیمه‌رسانا از سیلیکون کاربید وجود داشت، حل کرده است.

کامپیوترهای کوانتومی، هنوز از پردازنده‌های مبتنی بر نیمه‌رسانای سیلیکون کاربید استفاده می‌کنند. به گفته‌ی والتر دی هیر، جایگزین‌کردن نیمه‌رسانای سیلیکون کاربید با اپی‌گرافن در پردازنده‌های مورد استفاده در این کامپیوترها، نیاز به مطالعات بیشتری دارد.

به گفته‌ی استاد فیزیک دانشگاه جورجیا، اپی‌گرافن یک نیمه‌رسانای عالی با مقاومت بسیار پایین‌تر، سرعت بیشتر و تولید دمای کمتر نسبت به نیمه‌رسانای سیلیکون کاربید است.

والتر دی هیر می‌گوید با وجود همه‌ی مزیت‌ها، هنوز امکان ترکیب این نیمه‌رسانای جدید با تراشه‌های فعلی وجود ندارد و باید روند تولید پردازنده‌ها به‌طور کامل تغییر کند.