NATURE | ملخصات الأبحاث

الدمج ثلاثي الأبعاد للتكنولوجيات النانوية لاتمام عمليات الحوسبة وتخزين البيانات برقاقة واحدة

M. Shulaker et al.

Nature (2017) doi:10.1038/nature22994 | Published online | English article

يُتوقَّع أن يفوق الطلب الحوسبي على التطبيقات المستقبلية ذات البيانات الكثيفة قدرات الأجهزة الإلكترونية الحالية، بقدر كبير للغاية، ومن غير المرجح أن تلبيه التحسينات المنفصلة في دوائر الترانزستور، أو تكنولوجيات تخزين البيانات، أو بِنى الدوائر المتكاملة، وحدها. وبدلًا من ذلك، فهناك حاجة إلى أنظمة نانوية تحويلية، تستخدم تكنولوجيات نانوية جديدة، من أجل بلوغ أجهزة مُطورة، وكذلك بِنى دوائر متكاملة جديدة، في الوقت ذاته. يقدِّم الباحثون نموذجًا لمثل هذه الأنظمة النانوية التحويلية، يتألف من أكثر من مليون خلية ذاكرة وصول عشوائي مقاوِمة، وأكثر من مليونين من ترانزستورات التأثير المجالي المكوَّنة من أنابيب الكربون النانوية - ما يبشر باستخدام تكنولوجيات نانوية جديدة في دوائر منطقية رقمية ذات كفاءة في ترشيد الطاقة، وكذلك استخدامها في تخزين البيانات الكثيفة - ومُصَنَّع على هيئة طبقات متراصة عموديًّا داخل رقاقة واحدة. وعلى عكس بِنى الدوائر المُدمجة التقليدية، فإن هذا النموذج ذا الطبقات، ينتج بِنَى دوائر متكاملة ثلاثية الأبعاد، تتسم باتصال عمودي كثيف وبالغ الدقة، بين كل طبقات الحوسبة، وتخزين البيانات، والمُدخلات والمُخرجات. ونتيجة لذلك، يستطيع هذا النظام النانوي، استيعاب كميات هائلة من البيانات كل ثانية، وتخزينها مباشرة على الرقاقة، ومعالجتها في الموضع ذاته، وأخيرًا إنتاج معلومات " فائقة المعالجة". وإضافة إلى ذلك، فَلأَنّ طبقات المُدخلات والمُخرجات، وتخزين البيانات، والحوسبة، مصنَّعة على طبقة من الدوائر المنطقية السيليكونية، فسيكون هذا النظام النانوي متوافقًا مع البنية التحتية الموجودة بالفعل، والخاصة بالتكنولوجيات القائمة على السيليكون. وبوصفه نموذجًا أوليًّا ناجحًا، يستشعر هذا النظام الغازات المحيطة ويصنفها. وسوف يكون هذا النوع من الأنظمة الإلكترونية النانوية المعقدة ضروريًّا في المستقبل، من أجل الأنظمة الإلكترونية ذات الأداء العالي، والكفاءة العالية في ترشيد الطاقة.