أحدث الأخبار مع #الترانزستور
البوابة
منذ 6 أيام
- علوم
- البوابة
عالم مصري يفتح بوابة المستقبل.. حوسبة أسرع مليون مرة عبر «النفق الكمي»
في خطوة علمية تُعد الأكثر تقدمًا في مجال الإلكترونيات والفيزياء الحديثة، قاد العالم المصري الدكتور محمد ثروت فريقًا بحثيًا بجامعة أريزونا الأمريكية إلى ابتكار ترانزستور ضوئي فائق السرعة يعمل بتقنية النفق الكمومي، ليحقق بذلك إنجازًا غير مسبوق يفتح آفاقًا جديدة في تكنولوجيا الحوسبة والاتصالات. 1. ترانزستور بسرعة 1.6 بيتاهيرتز: قفزة مليونية في سرعة الحوسبة الترانزستور الجديد تفوّق على كل التوقعات، محققًا سرعة تشغيل تصل إلى 1.6 بيتاهيرتز (أي 1.6 × 10¹⁵ هيرتز)، ما يعادل مليون ضعف سرعة الترانزستورات الحالية المستخدمة في المعالجات الحديثة. وقد تم الوصول إلى هذا المستوى الثوري باستخدام نبضات ليزر فائقة القِصر، مما أتاح تفاعلًا ضوئيًا في زمن قياسي بلغ 630 أتوثانية فقط، والأتوثانية هي وحدة زمنية تمثل جزءًا من مليار مليار ثانية. 2. النفق الكمومي: تقنية خارقة تتحدى قوانين الفيزياء التقليدية يعتمد هذا الترانزستور على مبدأ النفق الكمومي (Quantum Tunneling)، وهي ظاهرة تتيح للإلكترونات عبور حواجز طاقة كانت تعتبر غير قابلة للاختراق في الفيزياء الكلاسيكية. وبفضل هذه التقنية، ينتقل التيار الكهربائي بدون مقاومة تُذكر، ما يُسهم في خفض استهلاك الطاقة ورفع الكفاءة إلى مستويات غير مسبوقة. وأكد الباحثون أن التيار الناتج ليس ظاهرة تقليدية بل تأثير كمومي مباشر، تم إثباته من خلال قياسات دقيقة قارنت الأداء بوجود نبضات الليزر وغيابها. 3. هندسة متقدمة باستخدام الجرافين والسيليكون تم تصميم الترانزستور باستخدام طبقات متناهية الرقة من الجرافين والسيليكون، مما مكن الفريق من تحقيق استجابة ضوئية عالية الكفاءة، وإجراء التحكم الكامل في الجهاز باستخدام الضوء. كما نجح الفريق في تنفيذ بوابات منطقية ضوئية – وهي الأساس المعماري للمعالجات الرقمية – داخل نفس الجهاز، ما يضع حجر الأساس لتطوير حواسيب ضوئية مستقبلية. 4. تطبيقات واعدة دون الحاجة لتبريد خاص واحدة من أبرز مميزات هذا الابتكار هو أنه تم اختباره في بيئة طبيعية دون الحاجة إلى تبريد فائق أو ظروف مختبرية معقدة، ما يجعل التقنية قابلة للتصنيع على نطاق واسع في المستقبل، ويمهد الطريق أمام تطبيقات تجارية وصناعية. 5. مستقبل الحوسبة: ذكاء اصطناعي واتصالات كمية بسرعة الضوء يفتح هذا الإنجاز الباب أمام عصر جديد من الحوسبة الضوئية الكمومية، وهو ما يُبشر بثورة في تقنيات الذكاء الاصطناعي والاتصالات الكمية، خاصة في ظل الحاجة المتزايدة إلى تقنيات تتسم بالسرعة الهائلة واستهلاك منخفض للطاقة. 6. من المختبر إلى السوق: خطوات قادمة للفريق البحثي يعتزم الفريق بقيادة الدكتور محمد ثروت تطوير شرائح إلكترونية تجريبية تعتمد على هذا الترانزستور، بهدف نقل التقنية من النطاق البحثي إلى مرحلة الاستخدام التجاري، بما قد يغيّر قواعد اللعبة في قطاع صناعة المعالجات. يرسّخ الدكتور محمد ثروت مكانته كأحد أبرز العلماء المصريين في الخارج، ويضع مصر على خارطة الابتكار العالمي في مجالات تتقاطع فيها الفيزياء، الإلكترونيات، والحوسبة الكمومية.
بلد نيوز
٢٩-٠٤-٢٠٢٥
- علوم
- بلد نيوز
30 إبريل 1960.. بيع أول «تلفاز ترانزستور» في العالم
نعرض لكم زوارنا أهم وأحدث الأخبار فى المقال الاتي: 30 إبريل 1960.. بيع أول «تلفاز ترانزستور» في العالم - بلد نيوز, اليوم الثلاثاء 29 أبريل 2025 11:13 مساءً الترانزستور أو المقحل يعني مُقاوِم النَقْل، وهو عنصر شبه موصل يعتبر أحد أهم مكونات الأدوات الإلكترونية الحديثة مثل الحاسوب، اخترعه العلماء الأمريكيون، والتر براتين وجون باردين ووليام شوكلي، هو بلورة من مادة شبه موصل مصنوعة من الجرمانيوم أو السيليكون تحتوي على بلورة رقيقة جداً بحيث تكون المنطقة الوسطى منها شبه موصل موجب أو سالب وتسمى القاعدة، بينما المنطقتان الخارجيتان من النوعية المخالفة، وله قدرة كبيرة على تكبير الإشارات الإلكترونية. وسجل الفيزيائي جوليوس إدغار ليلينفيلد أول براءة اختراع للمقحل في كندا عام 1925، وكان هذا الاختراع مشابهاً للترانزستور الحقلي، ولكنه مع ذلك لم ينشر أبحاثاً عن هذا الترانزستور، ولم يحقق عملياً باستخدام نبائط واقعية، وفي عام 1934 قام الألماني أوسكر هيل بتسجيل براءة اختراع لمقحل مشابه للمقحل السابق.. في عام 1942 قام «هبرت مارتين» بعمل تجربة باستخدام ما يسمى «الديو دايو» (الوصلة الثنائية المزدوجة) أثناء العمل على لاقط بنظام رادار دوبلر، وهذه الوصلة الثنائية المزدوجة مكونة من اثنتين من الوصلات الثنائية، ووصلات معدنية على قاعدة من شبه الموصل، ولكنه اكتشف عدداً من الظواهر التي لم يتمكن من تفسيرها عن طريق الوصلتين المنفصلتين، واستتبع هذا ظهور الفكرة الأساسية لمقحل التوصيل. في عام 1947 قام «جون باردين» و«والتر براتين» في معامل «AT & T bell» في الولايات المتحدة الأمريكية بملاحظة أنه عند توصيل مصدر كهربي على بلورة من الجرمانيوم أن الطاقة الناتجة أكبر من طاقة المصدر الكهربي الداخلة، وقد قام «وليام شوكلى» بمعرفة السبب في ذلك، وعلى مدار شهور قليلة عملوا على التوسع الكبير لعلوم أشباه الموصلات، وقد جاء اسم الترانزستور من الكلمة الإنجليزية «Transfer resistor» التي تعني ناقل المقاومة. لم يكتفِ مؤسس سوني بتصنيع الاختراع الصغير الذي لا يتجاوز 8 بوصة، بل استغل وجود مجموعة من الباحثين في السوق يمثلون شركات تصنيع أجهزة التلفاز الأمريكية بزيارة اليابان، وحينها كان تلفزيون الترانزستور قيد التطوير. وفي 30 إبريل/نيسان 1960 طرح أول تلفاز بالأسواق، وبعد عامين فقط من طرح التلفاز بالأسواق، لاقى إقبالاً كبيراً في الولايات المتحدة على الشراء. وجاء اختراع التلفاز نتيجة محاولات ومجهودات كثيرة من مخترعين كثيرين من دول مختلفة؛ لذلك فهو لم ينسب لدولة أو شخص معين، ولكن على أغلب الأقوال بدأت أول خدمة تلفزيونية منتظمة في الولايات المتحدة الأمريكية في 2 يوليو/تموز 1928، قبل خمسة عشر شهراً من المملكة البريطانية المتحدة. بدأت قصة هذا الجهاز في مختبر العالم الاسكتلندي جون لوغي بيرد، الذي عمل هو وفريقه على إنجاح تجربة نقل صور متحركة. ولم يكتفِ هذا العالم المتخصص بهندسة الكهرباء، بإيجاد أول جهاز تلفاز، بل ابتكر أيضاَ أول تلفاز بشاشة ملونة. المثير للدهشة أنه رغم مرور أكثر من نصف قرن على ظهور التلفزيون الملون، فإن التلفزيون الأبيض والأسود ما زال يمتلكه أكثر من 6 آلاف منزل في المملكة المتحدة. ووفقاً لأحدث الأرقام الصادرة عن شركة «البث التلفزيوني» في بريطانيا، فإن مدينة «لندن» تتقدم المدن البريطانية الأكثر امتلاكاً لأجهزة التلفزيون الأبيض والأسود بإجمالي 1311 جهازاً، تليها مدينة برمنجهام بنحو 323 جهازاً، و«مانشستر» بـ245 جهازاً. ما هو الترانزستور؟ وفي الواقع، الترانزستور أهم المكونات الإلكترونية الحديثة، ويعتبر من أعظم الاختراعات في القرن العشرين، ويستمدّ أهميته في حياة المجتمع من القدرة الفائقة على إنتاجه، باستخدام عمليات تلقائية إليه «عمليات تصنيع أشباه الموصلات»، مما يجعل إنتاجه قليل التكلفة. وعلى الرغم من أن العديد من الشركات تنتج سنوياً ما يزيد على المليار من المقاحل المنفصلة؛ إلا أن الأغلبية العظمى من المقاحل التي تنتج تكون في الدوائر المتكاملة «Integrated circuit»، والتي تختصر إلى «IC»، وتحتوي هذه الدوائر المتكاملة على العديد من المقاحل والوصلات الثنائية والمقاومات والمكثفات والمكونات الإلكترونية الأخرى، والتي تمثل دائرة إلكترونية كاملة تقوم بعمل وظيفة معينة وهناك أيضاً «البوابات المنطقية» (Logic gates)، والتي تتكون من عدد من المقاحل، والتي قد تصل إلى العشرين، لعمل بوابة منطقية واحدة وفي المعالجات الدقيقة المتقدمة وصل عدد المقاحل إلى 3 مليارات في شريحة واحدة في عام 2011، حيث كان قد وصل إلى 60 مليوناً في الشريحة في عام 2002، ومن أهم مميزات المقحل التكلفة الضئيلة والمرونة في الاستخدام والثبات، مما جعله واسع الاستخدام والانتشار، وقد دخلت المقاحل في دوائر التحكم الميكانيكية، وحلت محل الأدوات الميكانيكية التي كانت تستخدم في ذلك، ويمكن أيضاً استخدام متحكم دقيق في كتابة برنامج صغير لأداء وظيفة التحكم المطلوبة والمكافأة للمهمة التي يقوم بها التصميم الميكانيكي. وكان استخدام الترانزستور ثنائي القطب والذي يختصر إلى (BJT) هو الأكثر شيوعاً في الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي، ولكن مع ظهور الترانزستور ثنائي المجال تقلص دور ثنائي القطب إلى الدوائر التناظرية مثل المكبرات البسيطة، لكبر منطقة عمله الخطية، وسهولة تصنيعه، وهناك العديد من الخصائص للترانزستور ثنائي المجال، مثل استخدامه في الدوائر ذات القدرة المنخفضة باستخدام تقنية السيموس، والتي تعني استخدام المعدن والأكسيد وشبه الموصل المتكامل، والتي تجعل مشاركة الدوائر الرقمية سهلة، وهناك العديد من ترانزستورات تأثير المجال الحديثة، والتي تجمع بين الاستخدام في دوائر القدرات العالية والدوائر التناظرية المؤقتة مثل معادلات الجهود والمكبرات وناقلات القدرة والمحركات. وفي بعض الهواتف المحمولة والتلفاز هناك العديد من المنتجات التي يدخل فيها المقحل كمكبر، مثل مكبرات الصوت أو النقل الراديوي أو معالجة الإشارات، وكانت أول دائرة مقحل ذات قدرات ضعيفة تصل إلى بعض الأجزاء من العشرة من الواط وتم تكبيرها. ومع التقدم ازدادت نسبة التكبير ونقائه تدريجياً عندما وجدت مقاحل أحسن، وتم تقويم مواصفات المقحل، ووصلت القدرات الآن إلى بضع المئات من الواط وبتكلفة قليلة.
موقع 24
١٢-٠٣-٢٠٢٥
- علوم
- موقع 24
شريحة صينية جديدة تتفوق على إنتل بسرعة أكبر بنسبة 40%
أعلن فريق من الباحثين في جامعة بكين تحقيقهم تقدما هائلاً في تكنولوجيا الرقائق، مما قد يُحدث نقلة نوعية في سباق أشباه الموصلات. ويزعم الفريق إن الترانزستور ثنائي الأبعاد الذي طوروه حديثاً أسرع بنسبة 40% من أحدث رقائق السيليكون بتقنية 3 نانومتر من إنتل وTSMC، مع استهلاك طاقة أقل بنسبة 10%. ويؤكدون أن هذا الابتكار قد يُمكّن الصين من تجاوز تحديات صناعة الرقائق القائمة على السيليكون تماماً، وفق "إنترستينغ إنجينيرينغ". وقال أستاذ الكيمياء الفيزيائية بنغ هايلين: "الأمر يشبه تغييراً جذرياً في قدرتنا في صناعة الرقائق". ويتمحور إنجاز الفريق الصيني حول ترانزستور قائم على البزموت، يتفوق في أدائه على أحدث الرقائق التجارية من إنتل، وTSMC، وسامسونغ. وعلى عكس الترانزستورات التقليدية القائمة على السيليكون، والتي تواجه صعوبات في التصغير وكفاءة الطاقة في المقاييس الصغيرة للغاية، يقدم هذا التصميم الجديد حلاً يتخطى هذه القيود. ووفقاً لبينغ، فبينما حدّت العقوبات التي تقودها الولايات المتحدة من وصول الصين إلى أحدث الترانزستورات القائمة على السيليكون، دفعت هذه القيود الباحثين الصينيين أيضاً إلى استكشاف حلول بديلة. وأضاف: "مع أن هذا المسار وليد الضرورة بسبب العقوبات الحالية، إلا أنه يُجبر الباحثين أيضاً على إيجاد حلول من منظور جديد".
