ثورة الترانزستور النانوي الهجين

في بحث مثير نُشر في Science Advances أعلن باحثون من جامعة بكين الإعلان عن تطوير ترانزستور بحجم 1 نانومتر، مما شكل نقطة تحول تجاوزت مجرد كسر الأرقام القياسية، إذا يأتي هذا الإنجاز في ظل وصول تقنية السيليكون التقليدية إلى حاجزها الفيزيائي حيث تؤدي الظواهر الكمومية مثل "نفق الإلكترونات" إلى تسرب الطاقة مما جعل التصغير التقليدي غير مجدٍ.

اعتمد الفريق الهندسي على استبدال السيليكون بمواد متقدمة، إذ استُخدم ثاني كبريتيد الموليبدينوم (MoS2)  ثنائي الأبعاد كقناة نشطة بسماكة ذرية، وهذا وفر تحكماً كهروستاتيكياً فائقاً، كما استُخدمت أنابيب كربون نانوية أحادية الجدار (SWCNTs) كأقطاب بوابة محيطة مما سمح بتقليص طول البوابة إلى 1 نانومتر (أصغر من عرض جزيء DNA)، وخفض جهد التشغيل إلى 0.6 فولت فقط.

الابتكار الأعمق يكمن في الوظيفة لا الحجم فحسب حيث يستغل الجهاز خصائص مواد فيروكهربائية تسمح له بالعمل كبوابة منطقية ووحدة تخزين بآن معاً، حيث تحاكي هذه الآلية المشابك العصبية البيولوجية من خلال دمج الحساب والذاكرة في مكان واحد، وهو ما يعرف بـ الحوسبة داخل الذاكرة  (In-Memory Computing) .
 هذا التصميم يتغلب على "عنق زجاجة فون نيومان" الذي يستهلك طاقة هائلة لنقل البيانات بين المعالج والذاكرة في الأنظمة التقليدية.
لكن رغم أن زمن الاستجابة (1.6 نانوثانية) قد يبدو أقل من سرعة السيليكون الخام، إلا أن الكفاءة الطاقية العالية تجعله مثالياً لتطبيقات الذكاء الاصطناعي الضخمة ومراكز البيانات.

هذا الاختراق يشكل رداً صينياً مباشراً على الحصار التكنولوجي الغربي، فعوضاً عن المنافسة المكلفة في تصنيع الرقائق السيليكونية المتطورة المحظورة، تراهن بكين على تغيير قواعد اللعبة عبر مواد ثنائية الأبعاد وهندسة معمارية جديدة، مما يمنحها الريادة في جيل جديد من رقائق الذكاء الاصطناعي الموفرة للطاقة، متجاوزةً عقبات آلات الليثوغرافيا المتطورة.

لكن لا تزال التحديات قائمة أمام الانتقال من المختبر إلى الإنتاج الضخم خاصة فيما يتعلق بتوحيد خصائص الأنابيب النانوية وضمان ثباتها الحراري والكهربائي على المدى الطويل.