Πόσο μικρότερες μπορούν να γίνουν οι μάρκες;

Ο όρος "τσιπ" μπορεί να αναφέρεται σε μερικά διαφορετικά πράγματα στο πλαίσιο της τεχνολογίας.

* Ολοκληρωμένα κυκλώματα (IC): Πρόκειται για μικρά ηλεκτρονικά κυκλώματα κατασκευασμένα από ημιαγωγικό υλικό, όπως το πυρίτιο. Τα IC χρησιμοποιούνται σχεδόν σε όλες τις σύγχρονες ηλεκτρονικές συσκευές, από υπολογιστές μέχρι κινητά τηλέφωνα και αυτοκίνητα.

* Τσιπ υπολογιστή: Πρόκειται για IC που έχουν σχεδιαστεί ειδικά για χρήση σε υπολογιστές. Τα τσιπ υπολογιστών περιλαμβάνουν κεντρικές μονάδες επεξεργασίας (CPU), μονάδες επεξεργασίας γραφικών (GPU) και τσιπ μνήμης.

* Μικροτσίπ: Αυτά είναι IC που είναι πολύ μικρά, συνήθως έχουν μέγεθος μικρότερο από μερικά χιλιοστά. Τα μικροτσίπ χρησιμοποιούνται συχνά σε φορητές ηλεκτρονικές συσκευές, όπως smartphone και ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές.

Το μέγεθος των τσιπ συρρικνώνεται σταθερά εδώ και δεκαετίες, χάρη στην πρόοδο της τεχνολογίας ημιαγωγών. Στις πρώτες ημέρες των υπολογιστών, τα τσιπ κατασκευάζονταν χρησιμοποιώντας μια διαδικασία που ονομάζεται «διακριτή λογική», στην οποία μεμονωμένα τρανζίστορ συνδέονταν μεταξύ τους για να δημιουργήσουν ένα κύκλωμα. Αυτή η διαδικασία ήταν πολύ χρονοβόρα και δαπανηρή, και περιόριζε το μέγεθος των τσιπ που μπορούσαν να παραχθούν.

Στη δεκαετία του 1960, η εφεύρεση του ολοκληρωμένου κυκλώματος (IC) έφερε επανάσταση στη βιομηχανία ημιαγωγών. Τα IC επέτρεψαν τη μαζική παραγωγή τσιπ και κατέστησαν δυνατή τη δημιουργία κυκλωμάτων που ήταν πολύ μικρότερα και πιο περίπλοκα από αυτά που κατασκευάζονταν με χρήση διακριτής λογικής.

Έκτοτε, το μέγεθος των IC συνέχισε να συρρικνώνεται, χάρη στην πρόοδο στη φωτολιθογραφία, τη διαδικασία με την οποία κατασκευάζονται τα IC. Η φωτολιθογραφία χρησιμοποιεί υπεριώδες φως για να χαράξει μοτίβα σε γκοφρέτες πυριτίου και το μήκος κύματος του φωτός που χρησιμοποιείται γίνεται όλο και μικρότερο με τα χρόνια. Αυτό επέτρεψε τη δημιουργία IC με όλο και μικρότερα χαρακτηριστικά.

Πόσο μικρότερα μπορούν να πάνε τα τσιπ;

Το μέγεθος των τσιπ περιορίζεται τελικά από τους νόμους της φυσικής. Το μήκος κύματος του φωτός που χρησιμοποιείται στη φωτολιθογραφία δεν μπορεί να είναι μικρότερο από το μήκος κύματος των ίδιων των ατόμων του πυριτίου, που είναι περίπου 0,25 νανόμετρα. Αυτό σημαίνει ότι το μικρότερο δυνατό μέγεθος χαρακτηριστικών σε ένα IC είναι περίπου 0,1 νανόμετρα.

Σε αυτό το μέγεθος, τα τσιπ θα μπορούσαν να περιέχουν δισεκατομμύρια τρανζίστορ και θα μπορούσαν να εκτελούν υπολογισμούς με απίστευτες ταχύτητες. Ωστόσο, υπάρχει μια σειρά από προκλήσεις που σχετίζονται με την κατασκευή τσιπ σε αυτήν την κλίμακα. Μια πρόκληση είναι ότι τα υλικά που χρησιμοποιούνται στα τσιπ πρέπει να είναι εξαιρετικά καθαρά και τυχόν ελαττώματα μπορεί να προκαλέσουν δυσλειτουργία του τσιπ. Μια άλλη πρόκληση είναι ότι η διαδικασία κατασκευής τσιπ σε αυτή την κλίμακα είναι πολύ περίπλοκη και δαπανηρή.

Παρά αυτές τις προκλήσεις, οι ερευνητές συνεχίζουν να πιέζουν τα όρια της τεχνολογίας τσιπ. Το 2018, η IBM ανακοίνωσε ότι είχε αναπτύξει ένα τσιπ με μέγεθος χαρακτηριστικών μόλις 5 νανόμετρα. Αυτό το τσιπ περιέχει 50 δισεκατομμύρια τρανζίστορ και είναι ικανό να εκτελέσει 1 τρισεκατομμύριο υπολογισμούς ανά δευτερόλεπτο.

Είναι πιθανό ότι τα τσιπ θα συνεχίσουν να γίνονται μικρότερα και πιο ισχυρά τα επόμενα χρόνια. Καθώς τα τσιπ γίνονται μικρότερα, θα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μια ευρύτερη ποικιλία εφαρμογών, όπως αυτοοδηγούμενα αυτοκίνητα, τεχνητή νοημοσύνη και ιατρικές συσκευές.