ما هو النانومتر ويعني ايه المعالج بتقنية 7 نانومتر
يعني ايه كلمة نانومتر ؟
أولا: النظام الأنجليزي ، وده خد مسافة مُعينة وأطلق عليها مسمى (ياردة) ثم قسمها على 3 أجزاء وأطلق على المسافة الجديدة مسمى (قدم) ثم قسم القدم الى 12 جزء وأطلق على المسافة الجديدة (بوصة)
ثانيا: النظام المتري الفرنسي ، وده خد مسافة مُعينة وأطلق عليها مسمى (متر)
لو قسّمتها الى 100 جزء بقي اسمه (سنتيمتر)
لو قسمت المتر الى 1000 بقى الناتج اسمه (ملليمتر)
لو قسمت المتر الى مليون بقى الناتج اسمه ( ميكرو متر )
لو قسّمت المتر الى مليار جزء، الجزء الواحد اسمه (نانومتر)
يعني النانومتر هو وحدة قياس ايه فى المعالج ؟
ما هو الترانزستور ؟
قبل ما أقولك إيه هو الترانزستور ده ، لازم أقولك الأول إيه هي الوصلة الثنائية PN Junction
كل المواد اللي في الطبيعة متقسمة 3 أقسام هم :
1) موصل للكهرباء
2) لا يوصل الكهرباء
3) شبه موصل للكهرباء
يعني إيه شبه موصل للكهرباء ؟
يعني بيوصل كهرباء أو مش بيوصل كهرباء ، حسب ما تتحكم فيه ، زيّ السيلكون والجيرمانيوم، أهو شبه الموصلات Semi-Conductors دي هي سبب وجود كل التقدم العلمي اللى بيعيشه العالم الان .
إزاي بنتحكم في الشبه موصل ؟
معلش هرجع بيك لأيام دروس العلوم زمان ، أي عنصر في الكون له (نواة) وبيلف حولها إلكترونات، فمثلاً عنصر زيّ (الليثيوم) فيه 3 إلكترونات وعنصر (النحاس) فيه 29 إلكترون
بس الإلكترونات دي مش بتلف كده بعشوائية حول النواة، لكن بنظام اسمه (الأغلفة الذرية) وكل غلاف فيه عدد محدد من الإلكترونات فقط ، الغلاف الأول 2 والتاني 8 والتالت 18
يبقى كده (الليثيوم) ده فيه غلافين، الأول فيه إلكترونين، والتاني فيه إلكترون واحد ، وبنقول على عدد الإلكترونات اللي في آخر غلاف (تكافؤ العنصر) ، يبقى الليثيوم ده أحادي التكافؤ .
السيلكون والجيرمانيوم آخر غلاف فيهم فيه 4 إلكترونات ، يعني تكافؤ رباعي ، بخلط معاه عنصر بتكافؤ ثلاثي بينتج عنه شبه موصل من النوع الموجب P-Type ولو خلط معاه عنصر بتكافؤ خماسي بينتج عنه شبه موصل من النوع السالب N-Type
لو خدنا النوعين دول جنبا بعض، بقى عندنا "وصلة P-N" والوصلة دي هنقولها اسم علمي هو "دايود"
وعشان أبسط لك الموضوع على الآخر، اعتبر "الدايود" ده زيّ البطارية القلم أو الحجر القلم اللي فيه موجب وسالب
لو أنت وصلت "الدايود" في الدائرة، موجب مع موجب وسالب مع سالب، الدايود ده بيوصل التيار في الدائرة، وده اسمه توصيل أو انحياز أمامي Forward Bias
ولو عملت العكس، كأنك حطيت الحجر القلم في أي جهاز بالعكس، مش هيوصل التيار، وده اسمه انحياز عكسي Inverse Bias
في ثلاثة علماء عباقرة هم (براتين وباردين وشوكلي) عملوا فكرة مميزة عام 1948م ، وهى إن الوصلة بقت ثلاثية بدل الثنائية ، يعني NPN أو PNP وده انجاز علمي غير مسبوق فى عصرهم .
بالتالي بقى عندنا 3 أطراف واسمهم الباعث Emitter والمُجمع Collector والقاعدة Base، وعلى حسب طريقة توصيل الوصلة دي، هيحصل انحياز أمامي (توصيل) أو انحياز عكسي (مُقاومة)
وبكده اصبح يمكن التحكم في المقاومة وبالتالي الوصلة بقى اسمها Transfer Resistor واختصرنا الكلمة بعد كده لـ Transistor (الترانزستور)
الترانزستور السابق شرحه أطلق عليه اسم اسمه ترانزستور ثنائي القطب Bipolar Junction Transistor واختصاره BJT
بعدها بسنتين في 1950، كان في تطور جديد ونوع تاني من الترانزستورات وصل لمرحلة متقدمة جدًا من النجاح، وهو ترانزستور تأثير المجال الكهربي Field Effect Transistor واختصاره FET
الترانزستور ده له نظام مختلف عن اللي فات، هو بيعمل قناة للتوصيل من نوع P أو N والطرفين بتوع القناة اسمهم المنبع Source والمصرف Drain وبيتحكم في مرور التيار في القناة دي الطرف الثالث للترانزستور واسمه البوابة Gate
الترانزستور FET ده أفضل بكتير من الـ BJT، بيتحمل تيار أعلى، ومساحته أصغر وحرارته أقل
في سنة 1960 كان في عالم مصري اسمه محمد عطا الله بالاشتراك مع عالم كوري طوروا ترانزستور جديد اسمه MOSFET ودي اختصار Metal Oxide Semi-conductor FET
في النوع ده، تم عزل البوابة بمادة ثاني أكسيد السيلكون SiO2 وشوية تعديلات في التصميم كده، نتج عنها أن الترازستور ده بقى أصغر جدًا جدًا في الحجم من FET
أهو طول القناة في MOSFET ده كان 10 ميكرو متر - ركز في الأرقام - سنة 1971، وسنة 2000 كان طول القناة 180 نانو متر
طبعًا مع التطور الزمني والعلمي ، بقى الترانزستور ده له كذا بوابة Multi-gate MOSFET وكل شوية القناة بتاعت الترانزستور تصغر لحد ما وصلنا إلى ما يُسمى بـ FinFET
المعالج (البروسيسور) فيه كام ترانزستور ؟
كل سنة تقريبًا كان عدد الترانزستورات بيتضاعف، المُعالج اللي أنت بتشوف مساحته حوالي 1 سنتيمتر مربع في الموبايل، فيه مليارات الترانزستورات، يعني على سبيل المثال، مُعالج Apple A14 Bionic فيه 11.8 مليار ترانزستور بتقنية تصنيع 5 نانو متر، يعني طول قناة الترانزستور الـMOSFET فيه 5nm
وزيّ ما قولنا كل ما الرقم ده هيكون أصغر، معناه عدد ترانزستورات أكتر وبالتالي عمليات أسرع، واستهلاك طاقة أقل، وحرارة أقل، وده مفهوم اسمه PPA اختصار لـ Power-Performance-Area
إزاي يعني في المساحة الصغيرة دي يكون العدد المهول ده من الترانزستورات؟
أو بأحدث تقنية EUV ودي اختصار Extreme Ultra-Violet Lithography
وباختصار شديد جدًا، بيكون فيه خريطة أو رسمة لدائرة المُعالج بالكامل، من ترانزستورات ومقاومات وأسلاك ومكثفات وغيرها
الرسمة دي بتتعمل على شريحة أو "رقاقة" من السيلكون باستخدام قناع ضوئي، الأماكن اللي مش عايز يوصلها الأشعة بحط فيها قناع والعكس، وبكده بيتم رسم الدائرة كلها رسم ثلاثي الأبعاد
احنا وصلنا لأيه حاليا فى صناعة الترانزستور والمعالجات ؟
حاليًا مع بداية عام 2021، أصغر طول وصلنا له للترانزستور هو 5 نانو متر في مُعالج Apple A14 ومُعالج سامسونج Exynos 2100 ومُعالج كوالكوم Snapdragon 888
ومُتوقع أن بعد سنتين في 2023 هنوصل لتقنية 3 نانو متر، ومع 2025 ممكن نوصل لتقنية 2 نانو متر
المشاركات
لا يوجد تعليقات
أضف تعليق