من الهاتف إلى السيارة.. شريحة جديدة تحدث ثورة في الأجهزة الإلكترونية

في الأول من أبريل الجاري، أعلنت شركة TSMC التايوانية عن إطلاق أكثر شرائحها تطورًا حتى الآن، وهي شريحة 2 نانومتر (2nm)، والتي تمثل قفزة نوعية في مجال صناعة أشباه الموصلات.
من المقرر أن يبدأ الإنتاج الضخم لهذه الشريحة في النصف الثاني من العام الحالي، حيث تتعهد الشركة بتحقيق تحسينات كبيرة في الأداء وكفاءة استهلاك الطاقة، ما قد يُعيد تشكيل مشهد التكنولوجيا العالمي.
الرقائق الدقيقة تُعدّ العمود الفقري للتقنيات الحديثة، إذ تدخل في تصنيع معظم الأجهزة الإلكترونية، من الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة إلى الأجهزة المنزلية والسيارات، وفقا لـ sciencealert.
وتُصنع هذه الشرائح عبر عمليات دقيقة من ترسيب ونقش طبقات من السيليكون لتكوين دوائر تحتوي على مليارات الترانزستورات، والتي تعمل كمفاتيح صغيرة تُنظّم تدفق التيار الكهربائي.
كلما زاد عدد الترانزستورات في الشريحة، زادت قدرتها على أداء المهام بشكل أسرع وأكثر كفاءة.
ولهذا، تسعى الصناعة دومًا إلى تصغير حجم الترانزستورات لزيادة عددها داخل الشريحة الواحدة.
وتقدم شريحة 2 نانومتر الجديدة من TSMC تفوقًا واضحًا مقارنة بتقنية 3 نانومتر السابقة، حيث توفر أداءً أسرع بنسبة تتراوح بين 10% و15% بنفس استهلاك الطاقة، أو استهلاكًا أقل بنسبة تتراوح بين 20% و30% بنفس مستوى الأداء.
كما أن كثافة الترانزستورات في هذه الشرائح زادت بنحو 15%، ما يُحسّن من السرعة والفعالية مع تقليل الحجم.
وتتخذ تايوان موقعًا استراتيجيًا في صناعة الرقائق الدقيقة، إذ تُنتج أكثر من 60% من سوق “المسابك” العالمي، وتشكل TSMC الجزء الأكبر من هذا السوق، مما يجعلها عنصرًا حاسمًا في الاقتصاد والأمن التكنولوجي العالمي.
ويُطلق على هذا الدور أحيانًا “درع السيليكون” نظرًا لأهميته الجيوسياسية.
وقد وقّعت TSMC مؤخرًا صفقة بقيمة 100 مليار دولار لإنشاء خمسة مصانع جديدة في الولايات المتحدة، في خطوة تعزز من وجودها العالمي، رغم وجود تخوّف من بعض المسؤولين بشأن إمكانية نقل تصنيع رقائق 2 نانومتر خارج تايوان وتأثير ذلك على أمن الجزيرة.
منذ تأسيسها عام 1987، برزت TSMC كمزود رئيسي لأكبر شركات التكنولوجيا، مثل Apple، التي تستخدم رقائقها في أجهزة iPhone وiPad وMac، بالإضافة إلى Nvidia وAMD وQualcomm، مما يجعلها لاعبًا محوريًا في تطوير الذكاء الاصطناعي والحوسبة عالية الأداء.
وقد بدأت TSMC في عام 2020 باستخدام تقنية FinFET بدقة 5 نانومتر، تلتها تقنية 3 نانومتر في عام 2022، وهي الآن تستعد لإطلاق تقنية 2 نانومتر، التي تُبشر بأداء أعلى، واستهلاك طاقة أقل، وأجهزة أصغر وأخف.
هذه التحسينات تُعزز من قدرات التطبيقات المعتمدة على الذكاء الاصطناعي، مثل المساعدات الصوتية، والترجمة الفورية، والأنظمة المستقلة، فضلًا عن تحسين كفاءة مراكز البيانات ودعم الابتكارات في السيارات الذاتية القيادة والروبوتات.
لكن رغم هذه الإنجازات، تواجه TSMC تحديات كبيرة في تصنيع رقائق 2 نانومتر، منها التكلفة العالية للتقنيات المستخدمة مثل الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية القصوى (EUV)، فضلًا عن التحديات المتعلقة بإدارة الحرارة الناتجة عن كثافة الترانزستورات.
وقد تصل بعض المواد التقليدية، مثل السيليكون، إلى حدودها الفيزيائية مع هذا المستوى من التصغير، مما قد يدفع إلى البحث عن بدائل جديدة.
مع ذلك، تمثل رقائق 2 نانومتر بوابة لعصر جديد من الحوسبة المتقدمة، يُتوقع أن تُحدث نقلة نوعية في الأداء والكفاءة البيئية، وتفتح آفاقًا لتقنيات أكثر تطورًا وصديقة للبيئة، وقادرة على خدمة البشرية بطرق غير مسبوقة.