IBM تا سال 2020 تراشه‌های مبتنی بر نانولوله‌های کربن را جایگزین تراشه‌های سیلیکونی می‌کند

قانون مور یکی از اولین قوانین دنیای کامپیوتر در اولین سال‌های پاگرفتن این صنعت است که تاکنون نیز پابرجا مانده است. براساس این قانون تعداد ترانزسیتورها در واحد سطح هر دو سال دو برابر خواهد شد. اما براساس پیش‌بینی کارشناسان به‌دلیل محدودیت‌های فیزیکی موجود در ساخت تراشه‌ها سال 2020 پایانی بر این قانون خواهد بود. اما به‌نظر می‌رسد متخصصان و دانشمندان راهکارهایی را برای ادامه‌ی این روند یافته‌اند.

گوردون مور یکی از بنیانگذاران کمپانی اینتل است که نظریه‌ی قانون مور نیز به وی تعلق دارد. وی این قانون را در سال 1965 در یک مقاله منتشر ساخت که تاکنون نیز درست از آب درآمده است. قانون مور نقشی اساسی در تعیین نقشه‌ی راه کمپانی‌های تولید تراشه داشته است. اما همانطور که گفتیم، دانشمندان پیش‌بینی کرده‌اند که این قانون تا سال 2020 دوام خواهد داشت و روند تبعیت از این قانون از سال 2013 رو به کندی گذاشته است، بطوریکه از سال گذشته‌ی میلادی به نظر می‌رسد که دو برابر شدن تعداد ترانزیستورها در واحد سطح سه سال به‌طول خواهد انجامید. به واسطه‌ی همین امر است که دانشمندان در پی راهکارهایی چون رایانش کوانتومی و رایانش زیستی بوده و درصدد تغییر روند پردازش و محاسبات در کامپیوترها هستند. اما آیا راهی برای نجات باقی است؟

سیلیکون به‌عنوان اصلی‌ترین ماده در تولید تراشه‌ها دیگر ظرفیت توسعه و پذیرایی از ترانزیستورها را ندارد و باید برای ادامه‌ی این روند به سراغ ماده‌ی دیگری رفت. ماده‌ی مورد نظر باید قابلیت تولید در واحدهایی با سطح مقطع 10 نانومتر و کمتر را داشته باشد. پیش‌تر دانشمندان نانولوله‌های کربنی را به‌عنوان یک ماده با پتانسیل استفاده در چنین صنعتی مطرح کرده بودند، که به نظر می‌رسد با تلاش‌های IBM شاهد استفاده از آن در ابزار‌های الکترونیکی خود خواهیم بود. براساس اطلاعات منتشر شده توسط IBM، این کمپانی قادر خواهد بود تا سال 2020 میلادی اولین تراشه‌های تجاری مبتنی بر نانولوله‌های کربنی را راهی بازار کند.

سایز یکی از اصلی‌ترین فاکتورها در مورد تولید ابزار‌های الکترونیک است. در کنار سایز یک گجت، سرعت بالای پردازشی و قابلیت‌های محاسباتی نیز از جمله‌ی فاکتورهای اصلی در انتخاب یک محصول است. بالا بردن سرعت پردازشی به‌معنای افزایش تعداد ترانزیستورهای مورد استفاده در یک سطح مقطع فیزیکی است. دانشمندان در دو دهه‌ی اخیر به پیش‌بینی پایان عمر سیلیکون به‌عنوان اصلی‌ترین میزبان ترانزیستورها در ابزار‌های الکترونیک پرداخته‌اند، چراکه این ماده ظرفیت کوچک‌سازی ترانزیستورها بیش از یک میزان خاص را ندارد. از این‌رو دانشمندان در تلاش برای یافتن یک ماده‌ی جایگزین، استفاده از نانولوله‌های کربنی را پیشنهاد داده‌اند که از صفحات کربنی به ضخامت یک اتم که به شکل استوانه‌‌ی توخالی آرایش یافته‌اند،تشکیل شده‌اند. یکی از کمپانی‌های پیش‌رو در این مورد، IBM‌ است که وعده‌ی عرضه‌ی تراشه‌های مبتنی بر این ماده را تا سال 2020 میلادی داده است.

اولین تراشه‌های مبتنی بر نانولوله‌های کربنی یا CNTها در سال‌های انتهایی دهه‌ی 90 میلادی تولید شده‌اند، اما پیشرفت در این زمینه به کندی صورت گرفته است. آخرین تلاش‌های صورت گرفته در این زمینه مربوط به کمپانی IBM‌ است که در آخرین نمونه‌ی توسعه داده شده قادر به تولید پردازنده‌هایی با  قراردادن 10,000 ترانزیستور در کنار هم شده است، اما این تعداد با میزانی که صنعت رایانه به آن نیازمند است، فاصله‌ی محسوسی دارد. برای درک بهتر این موضوع بهتر است به بیان تعداد ترانزیستورهای مورد استفاده در پردازنده‌های کنونی بپردازیم. هم‌اکنون اینتل در پردازنده‌های سری هسول خود، بیش از یک میلیارد ترانزیستور را مورد استفاده قرار می‌دهد، از این‌رو استفاده از نانولوله‌های کربن در ساخت ترانزیستورها نیاز به توسعه‌ی بیشتر دارد. IBM برای ساخت هر ترانزیستور از 6 نانولوله‌ی کربن استفاده می‌کند که طول 30 نانومتری و عرض 1.4 نانومتری را برای هر ترانزیستور به ارمغان می‌آورد. همچنین از نظر پردازشی نیز تراشه‌های مبتنی بر نانولوله‌های کربن قادرند شش برابر سریع‌تر از تراشه‌‌های سیلیکونی با استفاده از همان میزان انرژی، عمل کنند.

اما مشکل قدیمی افت کیفیت در مورد تولید تراشه‌های CNT‌ نیز وجود دارد. به‌واقع افت کیفیت در تولید تراشه‌ها با ابعاد کوچک امری است گریزناپذیر. همچنین جایگزینی خطوط تولید تراشه‌های سیلیکونی کنونی با زیرساخت‌های مورد نیاز برای تولید تراشه‌های CNT‌ نیز هزینه‌های گزافی را در پی خواهد داشت، از این‌رو بسیاری از تلاش‌های امروزی معطوف یافتن راه‌هایی برای تولید تراشه‌های جدید با استفاده از تجهیزات و زیرساخت‌های موجود است.

هنوز مشخص نیست که وعده‌ی IBM برای تولید چنین تراشه‌هایی به چه علت بوده است؛  آیا IBM به‌دلیل یافتن راه‌چاره‌ای برای مسائل برشمرده چنین وعده‌ای داده یا فقط پیشرفت حاصل در آزمایشگاه‌های این کمپانی بزرگ آن را به چنین واکنشی واداشته است؟ درهر صورت IBM تولید تراشه‌‌های مبتنی بر نانولوله‌های کربنی را به‌عنوان راه چاره‌ای به‌منظور مقابله با محدودیت‌های تراشه‌های سیلیکونی برگزیده و وعده‌ی عرضه‌ی تراشه‌های CNT‌ را تا سال 2020 داده است. باید به سایر گزینه‌های موجود نیز اشاره کرد که هم‌اکنون دانشمندان به سختی روی توسعه آن‌ها کار می‌کنند. از جمله‌ی این فناوری‌ها می‌توان به رایانه‌های کوانتومی اشاره کرد که قدرت آن‌ها در محاسبات به مراتب بیشتر از رایانه‌های مبتنی بر تراشه‌ی CNT خواهد بود.

 در حال حاضر نانولوله‌های کربنی و مشتقات کربن به‌عنوان بهترین گزینه به‌منظور جایگزینی تراشه‌های سیلیکونی کنونی مطرح شده‌اند. درصورتی که متخصصان قادر به یافتن جایگزینی برای تراشه‌های سیلیکونی نباشند، شاهد افول صنعت کامپیوتر خواهیم بود.