செமிகண்டக்டருக்கான இறுதி வழிகாட்டி: எதிர்காலத்தை இயக்கும் சிறிய இயந்திரம்

உங்கள் ஃபோனை இவ்வளவு ஸ்மார்ட்டாக மாற்றுவது எது என்று நீங்கள் எப்போதாவது யோசித்திருக்கிறீர்களா? இவை அனைத்தும் செமிகண்டக்டர் எனப்படும் ஒரு சிறிய தொழில்நுட்பத்திற்கு நன்றி. இந்த நுண்ணிய அற்புதங்கள் நம் உலகை எவ்வாறு இயக்குகின்றன என்பதை இந்த வழிகாட்டி உடைக்கிறது. இந்த தொழில்நுட்பத்தைப் புரிந்துகொள்வது நவீன உற்பத்தியில் உங்களுக்கு ஒரு பெரிய நன்மையை அளிக்கிறது என்பதால் இது படிக்கத் தகுந்தது. நீங்கள் உலோகத்தை வெட்டினாலும் அல்லது சேவையகங்களை உருவாக்கினாலும், குறைக்கடத்தி தான் முதலாளி.

செமிகண்டக்டர் என்றால் என்ன, அது நவீன தொழில்நுட்பத்தின் அடித்தளத்தை எவ்வாறு உருவாக்குகிறது?

ஒரு குறைக்கடத்தி ஒரு உண்மையான கடத்தி (செம்பு போன்றது) மற்றும் ஒரு இன்சுலேட்டர் (ரப்பர் போன்றது) இடையே சரியாக அமர்ந்திருக்கும். அதன் தனித்துவமான பண்புகள் காரணமாக, அது குறிப்பிட்ட நிலைமைகளின் கீழ் மின்சாரம் நடத்த முடியும். இது நவீன தொழில்நுட்பத்தின் முழுமையான அடித்தளமாக அமைகிறது. குறைக்கடத்தி இல்லாமல், டிஜிட்டல் யுகம் இல்லை. நாம் பயன்படுத்தும் அனைத்திற்கும் ஒரு குறைக்கடத்தி மூளையாக செயல்படுகிறது.

ஒவ்வொரு மைக்ரோசிப்பின் அடித்தளத்தையும் உருவாக்க சிலிக்கான் போன்ற குறைக்கடத்திப் பொருளை அடிக்கடி பயன்படுத்துகிறோம். பொறியாளர்கள் தூய சிலிக்கானை எடுத்து, அது எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதை மாற்ற மற்ற உறுப்புகளுடன் டோப் செய்கிறார்கள். இது அனைத்து மின்னணு சாதனங்களின் அடிப்படை கட்டுமான தொகுதிகளை உருவாக்குகிறது. செமிகண்டக்டர் என்பது அறிவியலின் உண்மையான அற்புதம்.

நீங்கள் குறைக்கடத்திகளை வேலை செய்யும்போது, ​​எலக்ட்ரான்களின் ஓட்டத்தை நீங்கள் கட்டுப்படுத்துகிறீர்கள். இதைச் செய்வதன் மூலம், ஒரு சிறிய சிலிக்கான் ஒரு பெருக்கி அல்லது டிஜிட்டல் சுவிட்சாக செயல்படும். இந்த எளிய திறன்தான் ஒரு கணினியை தரவைச் செயலாக்கி உங்கள் மானிட்டரில் காண்பிக்க அனுமதிக்கிறது. ஒவ்வொரு குறைக்கடத்தியும் நம் வாழ்வில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது.

நமது மின்னணு சாதனங்களில் குறைக்கடத்திகள் எவ்வாறு கணக்கிடும் ஆற்றலைச் செயல்படுத்துகின்றன?

செமிகண்டக்டர்கள் நாம் ஒவ்வொரு நாளும் நம்பியிருக்கும் மிகப்பெரிய கணக்கீட்டு சக்தியை செயல்படுத்துகின்றன. அவை ஒவ்வொரு மடிக்கணினியின் மையத்தையும் உருவாக்குகின்றன, இது சிக்கலான மென்பொருளை இயக்க அனுமதிக்கிறது. இந்த கூறுகள் கவனமாக ஒரு சிக்கலான ஒருங்கிணைந்த சுற்றுக்கு ஏற்பாடு செய்யப்பட்டுள்ளன. குறைக்கடத்தி இயந்திரத்திற்கு உயிர் கொடுக்கிறது.

இந்த சாதனங்களுக்குள், பில்லியன் கணக்கான சிறிய சுவிட்சுகள் ஒன்றாக வேலை செய்கின்றன. கணினி குறியீட்டின் ஒன்று மற்றும் பூஜ்ஜியங்களைக் குறிக்க அவை மின்னோட்டத்தைக் கட்டுப்படுத்துகின்றன. இந்த சிக்கலான சுற்று உங்கள் இயந்திரத்திற்கு தகவல்களை உடனடியாக செயலாக்கும் திறனை வழங்குகிறது. ஒரு குறைக்கடத்தி சுற்று உண்மையிலேயே ஆச்சரியமாக இருக்கிறது.

பெரிய கணினி அமைப்புகள் முதல் சிறிய வீட்டு உபகரணங்கள் வரை, குறைக்கடத்திகள் அனைத்தையும் ஆற்றுகின்றன. அவை மூல மின் ஆற்றலை பயனுள்ள செயல்களாக மாற்றுகின்றன. இதைப் பற்றி யோசித்துப் பாருங்கள்: சிப் இல்லாத கணினி என்பது உலோகம் மற்றும் பிளாஸ்டிக்கின் கனமான பெட்டி. அதனால்தான் குறைக்கடத்தி இன்று மிகவும் முக்கியமானது.

ஃபேப்ரிகேஷன் மூலம் நவீன ஃபேபிற்குள் சில்லுகள் எவ்வாறு தயாரிக்கப்படுகின்றன?

சிப்ஸ் எவ்வாறு தயாரிக்கப்படுகிறது என்று நீங்கள் ஆச்சரியப்படலாம். இது ஃபேப் எனப்படும் ஒரு பெரிய வசதியில் நடக்கிறது. ஃபேப்ரிகேஷன் எனப்படும் குறைக்கடத்தி உற்பத்தி செயல்முறை நம்பமுடியாத அளவிற்கு சிக்கலானது. சரியான செமிகண்டக்டரை உருவாக்க பூமியில் உள்ள தூய்மையான சூழல்கள் தேவை.

செமிகண்டக்டர் பயணம் ஒரு பெரிய, தட்டையான சிலிக்கான் துண்டுடன் தொடங்குகிறது. ஃபோட்டோலித்தோகிராபி எனப்படும் ஒரு செயல்முறையின் மூலம், ஒரு சிறிய சுற்று வரைபடத்தை செதில் மீது வரைவதற்கு ஒளி பயன்படுத்தப்படுகிறது. பின்னர், கடுமையான இரசாயனங்கள் தேவையற்ற பொருட்களை பொறித்து, குறைக்கடத்தியில் விரும்பிய பாதைகளை மட்டுமே விட்டுச் செல்கின்றன.

அடுக்குகளை உருவாக்க இந்த சுழற்சி பல முறை மீண்டும் நிகழ்கிறது. முடிந்ததும், செதில் தனிப்பட்ட சில்லுகளாக வெட்டப்படுகிறது. இந்த முழு குறைக்கடத்தி தொழில் செயல்முறையும் ஒரு சிக்கலான விநியோகச் சங்கிலி மற்றும் மிகவும் திறமையான பணியாளர்களை பெரிதும் நம்பியுள்ளது. ஒரு செமிகண்டக்டர் ஃபேப் கட்டுவதற்கு ஒரு பில்லியன் டாலர்கள் செலவாகும்! டிரில்ஸ்டார் கவனம் செலுத்துகையில் திட டங்ஸ்டன் கார்பைடு கம்பிகள் உலோகத்தை வெட்டுவதற்கு, ஃபேப்பில் தேவைப்படும் துல்லியம் இதேபோல் மனதைக் கவரும்.

குறைக்கடத்தி தொழில்நுட்பம் எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பதில் டிரான்சிஸ்டர் என்ன பங்கு வகிக்கிறது?

டிரான்சிஸ்டர் 20 ஆம் நூற்றாண்டின் மிக முக்கியமான கண்டுபிடிப்பு. இது அனைத்து குறைக்கடத்தி தொழில்நுட்பத்தின் மையமாகும். இந்த சிறிய சாதனங்கள் சுவிட்சுகளாக செயல்படுகின்றன, ஒரு குறைக்கடத்திக்குள் ஒரு நொடிக்கு பில்லியன் கணக்கான முறை மின் சமிக்ஞைகளை ஆன் மற்றும் ஆஃப் செய்கின்றன.

ஒரு சிப்பில் ஐம்பது பில்லியன் டிரான்சிஸ்டர்கள் இருக்கலாம். வேகத்தை அதிகரிக்க மற்றொரு டிரான்சிஸ்டர் வடிவமைப்பில் தொடர்ந்து சேர்க்கப்படுகிறது. கணினி அறிவியலின் அடிப்படையான லாஜிக் கேட்களை உருவாக்க ஒவ்வொரு டிரான்சிஸ்டரும் இணைந்து செயல்படுகின்றன. ஒவ்வொரு டிரான்சிஸ்டரும் நானோ அளவில் சுருங்கும்போது, ​​குறைக்கடத்தி வேகமாகவும் திறமையாகவும் மாறும்.

ஒரு சிறிய டிரான்சிஸ்டரை ரேடியோ அலைவரிசை சமிக்ஞைகளுக்கான பெருக்கியாகவும் பயன்படுத்தலாம். அடிப்படை டையோடு முதல் நுண்செயலி போன்ற சிக்கலான குறைக்கடத்தி சாதனங்கள் வரை அனைத்திலும் டிரான்சிஸ்டரைக் காணலாம். நவீன டிரான்சிஸ்டரின் இடைவிடாத சுருக்கம் முழு குறைக்கடத்தி புலத்தையும் முன்னோக்கி செலுத்துகிறது.

ஸ்மார்ட்ஃபோன்கள் மற்றும் விஷயங்களின் இணையம் எவ்வாறு சிறப்பு சிப்களால் இயக்கப்படுகிறது?

உங்கள் அன்றாட வாழ்க்கை ஸ்மார்ட்போன்கள் மற்றும் தொலைக்காட்சிகள் போன்ற நுகர்வோர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் மூலம் நிரம்பியுள்ளது. இந்த கேஜெட்டுகள் அவற்றின் தனித்துவமான இயக்க முறைமைகளை இயக்க சிறப்பு குறைக்கடத்தி சில்லுகளை நம்பியுள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, செல்லுலார் நெட்வொர்க்குகளுடன் இணைக்க மற்றும் உயர்தர இமேஜிங்கைச் செயல்படுத்த உங்கள் ஃபோன் ஒரு குறிப்பிட்ட குறைக்கடத்தி சிப்பைப் பயன்படுத்துகிறது.

இன்டர்நெட் ஆஃப் திங்ஸ் (iot) என்பது குறைக்கடத்தியின் வளர்ச்சியின் மற்றொரு பெரிய பகுதி. இது அன்றாட பொருட்களை இணையத்துடன் இணைக்கிறது. ஸ்மார்ட் வீட்டு உபகரணங்கள் உங்கள் வீட்டு நெட்வொர்க்குடன் தொடர்பு கொள்ள ஒரு சிறிய ஐசியைப் பயன்படுத்துகின்றன. இந்த இணைப்பு நமது வாழ்க்கையை எளிதாக்குகிறது மற்றும் தானியங்குபடுத்துகிறது, அனைத்துக்கும் குறைக்கடத்திக்கு நன்றி.

இந்த சாதனங்களில் பல பயன்பாடு சார்ந்த ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள் அல்லது ஆசிக்ஸைப் பயன்படுத்துகின்றன. இவை ஒரு துல்லியமான வேலைக்காக வடிவமைக்கப்பட்ட குறைக்கடத்தி சில்லுகள், ஸ்மார்ட் தெர்மோஸ்டாட்டில் சென்சார் இயக்குவது போன்றது. அவை அதிக செயல்திறன் கொண்டவை மற்றும் மொத்தமாக உற்பத்தி செய்ய மிகவும் மலிவானவை. நாம் தயாரிக்கும் போது aடிரிபிள்-பிளேட் (3-புல்லாங்குழல்) எண்ட் மில் இயந்திர அலுமினிய தொலைபேசி உடல்களுக்கு, குறைக்கடத்தி வன்பொருள் வடிவமைப்பை எவ்வாறு இயக்குகிறது என்பதைப் பார்க்கிறோம்.

செயற்கை நுண்ணறிவு மற்றும் AIக்கு குறைக்கடத்தி தொழில்நுட்பத்தின் முன்னேற்றங்கள் ஏன் முக்கியமானவை?

செயற்கை நுண்ணறிவுத் துறைக்கு மனதைக் கவரும் அளவு தரவு செயலாக்கம் தேவைப்படுகிறது. செமிகண்டக்டர் தொழில்நுட்பத்தின் முன்னேற்றங்களே இதை சாத்தியமாக்குகிறது. சிக்கலான நரம்பியல் நெட்வொர்க்குகளைக் கையாள பிரத்யேக AI சில்லுகள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. செமிகண்டக்டர் என்பது ஐயின் பின்னால் உள்ள உண்மையான மூளை.

ஒரு கணினி இயந்திர கற்றல் வழிமுறைகளை இயக்கும் போது, அதற்கு அபரிமிதமான கம்ப்யூட் பவர் தேவைப்படுகிறது. நிலையான கணினி சில்லுகள் வெறுமனே AI உடன் தொடர முடியாது. செமிகண்டக்டர் கட்டிடக்கலையில் திருப்புமுனை வடிவமைப்புகள் AI பணிச்சுமையை துரிதப்படுத்துவதில் மட்டுமே கவனம் செலுத்துவதை இப்போது காண்கிறோம். ஒவ்வொரு புதிய AI மாதிரியும் ஒரு சிறந்த குறைக்கடத்தியைக் கோருகிறது.

இந்த உயர்நிலை குறைக்கடத்திகள் நிகழ்நேர மொழி மொழிபெயர்ப்பு மற்றும் மேம்பட்ட முன்கணிப்பு AI மாதிரிகள் போன்றவற்றை செயல்படுத்துகின்றன. AI தொடர்ந்து வளர்ச்சியடைந்து வருவதால், நம்பமுடியாத சக்திவாய்ந்த குறைக்கடத்தி வன்பொருளுக்கான தேவை உயரும். எதிர்கால AI ஆனது அடுத்த தலைமுறை குறைக்கடத்தியை முழுமையாக நம்பியிருக்கும்.

செமிகண்டக்டர் துறையில் ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாடு எவ்வாறு உற்பத்தித்திறனின் எல்லைகளைத் தள்ளுகிறது?

செமிகண்டக்டர் தொழில் தொடர்ச்சியான கண்டுபிடிப்புகளால் செழித்து வளர்கிறது. ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டில் அதிக முதலீடு பொறியாளர்கள் ஒரு சிறிய குறைக்கடத்தி இடத்தில் அதிக சக்தியை பேக் செய்ய புதிய வழிகளைக் கண்டறிய அனுமதிக்கிறது. இந்த நிலையான உந்துதல் உலகளாவிய உற்பத்தியை வியத்தகு முறையில் அதிகரிக்கிறது.

சிலிக்கானுக்கு அப்பால் ஒரு புதிய குறைக்கடத்தி பொருளை ஆராய்வதற்கான மாற்றத்தை நாங்கள் காண்கிறோம். வெப்பத்தை சிறப்பாக கையாளும் குறைக்கடத்தி அல்லது வேகமாக நகரும் சுவிட்சை ஆராய்ச்சியாளர்கள் தேடுகின்றனர். அதிக வெப்பமடையாத உயர் செயல்திறன் கொண்ட குறைக்கடத்தி அமைப்புகளை உருவாக்க இது இன்றியமையாதது.

ஒரு குறைக்கடத்தியின் ஒவ்வொரு புதிய தலைமுறையும் இயந்திரங்கள் என்ன செய்ய முடியும் என்பதில் ஒரு பெரிய பாய்ச்சலைக் கொண்டு வருகின்றன. இது அனைத்து துறைகளிலும் பொருளாதார வளர்ச்சியை தூண்டுகிறது. கணினிகள் முதல் மருத்துவ உபகரணங்கள் வரை, சிறந்த குறைக்கடத்தி சிப் என்பது அனைவருக்கும் சிறந்த முடிவுகளைக் குறிக்கிறது. ஒரு கடை எங்கள் பயன்படுத்தும் போது கார்பைடு பயிற்சிகள் இந்த இயந்திரங்களுக்கான பாகங்களை உருவாக்க, அவர்கள் தேவையை நேரடியாகப் பார்க்கிறார்கள்.

வயர்லெஸ் இணைப்பு மற்றும் ஐஓடி குறைக்கடத்தி வடிவமைப்பில் என்ன தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது?

வயர்லெஸ் தொழில்நுட்பங்களின் எழுச்சி ஒரு ஒருங்கிணைந்த மின்சுற்றை எப்படி வடிவமைக்கிறோம் என்பதை முற்றிலும் மாற்றிவிட்டது. சாதனங்கள் இப்போது பேட்டரியை வடிகட்டாமல் தொடர்ந்து தொடர்பு கொள்ள வேண்டும். இதன் பொருள் குறைக்கடத்தி நம்பமுடியாத அளவிற்கு ஆற்றல் திறன் கொண்டதாக இருக்க வேண்டும்.

IOT உலகில், ஒரு சிறிய சென்சார் ஒரு நாணய பேட்டரியில் பல ஆண்டுகள் இயங்க வேண்டியிருக்கும். பொறியாளர்கள் ஆழ்ந்த உறக்கம் மற்றும் தரவுகளை அனுப்ப விரைவாக எழுந்திருக்கும் ஐசிக்களை உருவாக்க வேண்டும். இதற்கு இயற்பியல் சுற்று மற்றும் குறைக்கடத்தி பொருளின் மின் பண்புகள் இரண்டையும் மாஸ்டரிங் செய்ய வேண்டும்.

சுற்றுப்பாதையில் உள்ள செயற்கைக்கோளாக இருந்தாலும் அல்லது உங்கள் முன் கதவின் ஸ்மார்ட் பூட்டாக இருந்தாலும், புளூடூத் மற்றும் வைஃபை போன்ற தொழில்நுட்பங்கள் இந்த குறைந்த சக்தி கொண்ட குறைக்கடத்தி சாதனங்களையே சார்ந்துள்ளது. ஒரு சிறிய குறைக்கடத்தி வயர்லெஸ் தொடர்பை தடையின்றி செய்கிறது.

வாகன கண்டுபிடிப்புகள் புதிய குறைக்கடத்தி சில்லுகளை எவ்வாறு நம்பியுள்ளன?

செமிகண்டக்டருக்கு நன்றி செலுத்தும் வகையில் வாகனத் துறை மிகப்பெரிய மாற்றத்திற்கு உட்பட்டுள்ளது. நவீன கார்கள் அடிப்படையில் உருளும் கணினிகள். மின்சார வாகனங்கள் பேட்டரி வெளியீடு மற்றும் மோட்டார் செயல்திறனை நிர்வகிக்க ஆற்றல் குறைக்கடத்தியை பெரிதும் நம்பியுள்ளன.

மேலும், மேம்பட்ட இயக்கி-உதவி அமைப்புகள் சாலையில் செல்ல சிக்கலான சுற்றுகள் மற்றும் சாதனங்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. அவை கேமராக்கள் மற்றும் ரேடாரில் இருந்து தரவை நிகழ்நேரத்தில் செயலாக்குகின்றன. இதற்கு டாஷ்போர்டிற்குள் மறைந்திருக்கும் மிக சக்திவாய்ந்த கணினி தேவைப்படுகிறது, இது ஒரு குறைக்கடத்தி மூலம் இயக்கப்படுகிறது.

நாம் முழு தன்னாட்சி ஓட்டத்தை நோக்கி நகரும்போது, கார்களில் குறைக்கடத்தி சிப்களுக்கான தேவை வெடிக்கும். அவை இனி வெறும் இயந்திர இயந்திரங்கள் அல்ல; அவை நவீன எலக்ட்ரானிக்ஸ் மற்றும் அவற்றில் உள்ள குறைக்கடத்தி மூலம் வரையறுக்கப்படுகின்றன. ஒரு பயன்படுத்தி சிமென்ட் செய்யப்பட்ட கார்பைடு செருகல் இயந்திரத் தொகுதிகள் இயந்திரத் தொகுதிகள் இன்னும் இன்றியமையாதது, ஆனால் காரின் ஆன்மா இப்போது டிஜிட்டல் ஆகும்.

எதிர்கால கம்ப்யூட் மாடல்கள் மற்றும் சில்லுகள் நம் உலகத்தை எப்படி வடிவமைக்கும்?

முன்னோக்கிப் பார்க்கும்போது, குறைக்கடத்தியின் எதிர்காலம் முற்றிலும் பரவசமானது. குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் போன்ற தீவிரமான கருத்துக்களை நாங்கள் ஆராய்ந்து வருகிறோம், இது தற்போதைய கணினிகள் தொட முடியாத சிக்கல்களைத் தீர்க்கும். இதற்கு மேம்பட்ட குறைக்கடத்தி கொள்கைகளின் அடிப்படையில் முற்றிலும் புதிய வகையான சுற்றுகள் மற்றும் சாதனங்கள் தேவைப்படும்.

செமிகண்டக்டர் ஃபேப்பை இயக்குவதற்கான நிலையான பொருட்கள் மற்றும் பசுமையான வழிகளிலும் நாங்கள் கவனம் செலுத்துகிறோம். சோலார் பேனல்கள் மற்றும் காற்றாலை விசையாழிகள் போன்ற புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் அமைப்புகள், ஆற்றலை மாற்றுவதற்கும் சேமிப்பதற்கும் திறமையான ஆற்றல் குறைக்கடத்தியை பெரிதும் நம்பியுள்ளன.

நாள் முடிவில், குறைக்கடத்தி தொழில் நவீன தொழில்நுட்பத்தின் அடித்தளமாக உள்ளது. எளிமையான மடிக்கணினி முதல் மிகவும் சிக்கலான AI சேவையகம் வரை, சிறிய குறைக்கடத்தி மனித முன்னேற்றம், புதுமை மற்றும் உற்பத்தித்திறனை பல தசாப்தங்களாக தொடர்ந்து இயக்கும்.

சுருக்கம்:

• ஒரு குறைக்கடத்தி மின்னோட்டத்தை கட்டுப்படுத்துகிறது, இது அனைத்து நவீன மின்னணுவியலின் அடிப்படையையும் உருவாக்குகிறது.
• டிரான்சிஸ்டர் ஒரு சிறிய சுவிட்சாக செயல்படுகிறது, மேலும் பல பில்லியன்கள் ஒரே சிப்பில் நிரம்பியுள்ளன.
• மிகவும் சுத்தமான ஃபேப்பில் ஃபேப்ரிகேஷன் நடக்கிறது, ஒரு சிலிக்கான் செதில் மீது சிறிய பாதைகளை பொறிக்கிறது.
• செமிகண்டக்டர் தொழில்நுட்பத்தின் முன்னேற்றங்கள் AI மற்றும் இயந்திர கற்றலின் ஏற்றத்திற்கு நேரடியாக காரணமாகின்றன.
• எலெக்ட்ரிக் வாகனங்கள் முதல் ஸ்மார்ட்போன்கள் வரை, ஒவ்வொரு பெரிய தொழில்துறையும் செமிகண்டக்டரின் தொடர்ச்சியான விநியோகத்தை முழுமையாக நம்பியுள்ளது.