ما هى تقنية النانومتر في دقة تصنيع المعالجات؟

ما هى تقنية النانومتر في دقة تصنيع المعالجات؟

غالبا نجد بعض المصطلحات الغريبة على المنتجات التقنية سواء أكان ذلك في الحواسب أو الهواتف الذكية بدون أن نعلم بالضبط مايعنيه هذا المصطلح، حيث نسمع كثيراً عن معالج 20، 16، أو 7 نانومتر (nm).  بدون أن نعلم بالضبط مايعنيه هذا المصطلح، هل هو حجم المعالج فيزيائياً أم له علاقة أيضاً بأمور أخرى؟

الخطاء الكبير اللذي يقع فيه بعض الناس يعتقدون ان هذا الرقم كلما كان اعلى كان افضل , الا ان العكس هو الصحيح ولكن كل من يتحدث عن هذا الرقم لا يعرف الى ماذا يشير هذا الرقم .

الحرفان nm اختصار ل nano meter وهى تعنى واحد على مليار من المتر, وهذا الحجم المتناهى فى الصغر يمكننا من التحكم فى عدد صغير جدا من الذرات وليس كتلة كبيرة من المادة .. اذاً ماذا يعنى هذا فى الكمبيوتر؟

مصطلح النانومتر nm :

فى البداية يجب ان نتعرف على مصطلح التصنيع بشكل عام .. التصنيع هو عبارة عن تجميع بعض المواد باحجام مختلفة لانشاء آله او جهاز معين ومن الطبيعى كلما استطعنا تصغير الاساسيات المكونة للشئ المصنوع اصبح اكثر فعالية واقل حجما واكثر تحملا.

بشكل عام المعالجات مصنعة من من عدة طبقات من بعض المواد المركزة وأغلب الأحيان المادة هي ثاني أكسيد السيليكون، عند تصميم هذه الطبقات يجب الأخذ بعين الاعتبار عدة أمور فيجب أن تكون بسماكة قليلة جداً ومجردة عن بعضها البعض بدرجة عالية ولكل طبقة قناع مختلفة عن الأخرى وكذلك الطبقات المختلفة مصنعة من مواد مختلفة. مثلاً يتم إنشاء الترانسيستورات داخل المعالج عن طريق صف الطبقات وفقاً للأقطاب بطريقة معينة أما بالنسبة للمكثفات أو السعات فتنشأ عن طريق تكديس طبقتين من مادتين مختلفتين.

بالنسبة للقناع المكون لإنشاء كل طبقة فيمكن تصورها شبكة من المربعات الصغيرة التي يمكن أن تكون في نمطي On و Off أي مفعلة أو غير مفعلة، حجم المعالجة عملياً يحدد بواحدة Lambda والتي هي عملياً حجم أي مربع من المربعات المذكورة فمثلاً حجم المقاومة عبارة عن حاصل ضرب 4 لامبدا في 20 لامبدا باعتبار شكلها مستطيل.

ماذا يفيد تقليص الحجم؟

في الحالة المثالية يمكن اعتبار طبقات بسماكة صفر بما في ذلك المسافة العازلة مابين هذه الطبقات لكن في الواقع العملي هذا الأمر غير ممكن. تصور لديك مكثفة أو سعة مؤلفة من مربعين من المعدن ومكدسين فوق بعضهما البعض فسعة هذه المكثفة تتناسب طرداً مع مساحتهما (المربعين) لكن تتناسب عكساً مع المسافة بينهما.
إن قمت مثلاً بتقسيم قيمة اللامبدا إلى النصف ومساحة المربعات إلى الربع مالم تقم بتقليل المسافة مابين الطبقات إلى الربع سوف تحصل في النهاية على مكثفة بسعة أقل وبما أن المعالج يحتوي على مئات الملايين من هذه الترانسيتورات والمكثفات فهي تستهلك طاقة تسمى الطاقة الديناميكية والتي تنتج عند التبديل في الوضعين الفعال وغير الفعال فكلما كان حجم هذه الترانسيستورات كانت مناسبة جداً للترددات العالية وتستهلك طاقة ديناميكية أقل إلى جانب حاجتها إلى فولت أقل لكن سلبيتها الوحيدة هي تسريبها لتيار وهذا مايسمى باستهلاك الطاقة الستاتيكي أو الثابت.

في النهاية النانو متر هي قياس المربعات المذكورة وكلما كان صغيراً ينتج عنه معالج أصغر وتكلفة تصنيع أقل وباستهلاك طاقة أقل أيضاً لكن بتقنيات أعلى تحتاج إلى الاستثمار في تجهيزات جديدة للتصنيع لكن وفور الانتقال إلى الانتاج تصبح عملية الانتاج أقل تكلفة فعلى الشركات المصنعة المفاضلة بين هذه الأمور.