على حافة الهاوية في عالم أشباه الموصلات

الحقيقة القاسية لتصنيع الرقائق هي أن الطرق التقليدية القائمة على السيليكون قد حُبست في هاوية 5 نانومتر و3 نانومتر بواسطة آلات الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية القصوى، حيث يتطلب كل نانومتر إضافي استثمارات بمليارات الدولارات. ومع ذلك، اختار فريق فودان مسار أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد - كما لو كانوا ينحتون سلمًا جديدًا على جرف شديد الانحدار. تُمكّن مادة ثاني كبريتيد الموليبدينوم، التي يبلغ سمكها ثلاث طبقات ذرية فقط، من حركة الإلكترونات أسرع بخمس مرات من السيليكون، مع استهلاك طاقة احتياطي بنسبة 20% فقط من الرقائق التقليدية. حتى مستوى الدقة هذا "الرسم على ورق الأرز" قد ترك... علوم مجلة تتعجب من قدرتها على "إعادة تعريف حدود فيزياء أشباه الموصلات".

قفزة نوعية تم تحقيقها على مدى عقد من الزمان

إن النظر إلى تطور هذه التقنية يُشبه ملحمةً من المثابرة العلمية الصينية: ففي عام ٢٠١٥، عندما بدأ الفريق لأول مرة في إنتاج مواد ثنائية الأبعاد على رقائق بقياس ١٢ بوصة، أعلن نظراؤه الدوليون أن "الإنتاج الضخم سيستغرق عقدين على الأقل". وبحلول عام ٢٠٢١، استخدموا خوارزميات الذكاء الاصطناعي لتحسين واجهات الطبقة الذرية، مما رفع إنتاجية الجهاز من ٣٧٪ إلى ٨٩٪. والآن، بددت شريحة "ووجي" كل الشكوك بمعدل ٤.٢ مليار عملية في الثانية. والأكثر إثارة للدهشة هو أن ٧٠٪ من عملياتهم تعتمد على خطوط إنتاج السيليكون الحالية، مع تضمين أكثر من ٢٠ براءة اختراع خاصة في مراحل حرجة - هذه الاستراتيجية "الإبحار في البحار بقوارب مستعارة" تجعل فجأة آلات الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية البالغة ١٢٠ مليون دولار تبدو مرهقةً وقديمة.

عاصفة الصناعة الهادئة وراء ثورة الطاقة
بعيدًا عن بيانات المختبر، تلوح في الأفق ثورة صناعية صامتة. عندما ظهر منحنى استهلاك الطاقة لشريحة "Wuji" في اجتماع استراتيجي في شركة رائدة لتصنيع الهواتف الذكية، أشرقت عينا مسؤول أجهزة إنترنت الأشياء: "هذه الطاقة الاحتياطية قد تضاعف عمر بطارية الساعات الذكية ثلاث مرات!". في غضون ذلك، انجذبت شركات صناعة السيارات إلى أدائها المستقر في درجات حرارة قصوى تتراوح بين -40 درجة مئوية و125 درجة مئوية. يكمن الأثر الأعمق في توافق أشباه الموصلات ثنائية الأبعاد مع خطوط إنتاج السيليكون الحالية، مما يعني أن الصين قد تتجاوز فجوة الأشعة فوق البنفسجية القصوى وتستخدم عمليات 2 نانومتر متطورة لإنتاج رقائق منخفضة الطاقة للغاية تُنافس أداء 28 نانومتر.

الديالكتيك الجديد للمنافسة التكنولوجية

يُعيد المراقبون الغربيون تقييم منطق الابتكار الصيني: فبينما تُكرّس شركة ASML جهودها في البحث والتطوير لآلات الطباعة الحجرية بدقة 2 نانومتر، أثبت العلماء الصينيون باستخدام المواد ثنائية الأبعاد أن "السُمك أهم من المساحة". وبينما تُنحت شركة TSMC تريليونات الترانزستورات في رقائق السيليكون، بنى فريق فودان طرقًا إلكترونية فائقة السرعة جديدة بين الطبقات الذرية. تُشكّل استراتيجية "أنت تُقاتل، وأنا أُقاتل" فلسفة بقاء جديدة في صناعة الرقائق - ففي أسواق تُقدّر بتريليونات الدولارات، مثل الأجهزة القابلة للارتداء والحوسبة الطرفية، لا يُبالي المستخدمون بما إذا كانت الشريحة 2 نانومتر أو 7 نانومتر؛ فهم لا يهتمون إلا بقدرة الجهاز على العمل لثلاث سنوات دون شحن.

في هذه المرحلة التاريخية التي تُعيد صياغة قواعد اللعبة، ربما نحتاج إلى إعادة النظر في المعنى الحقيقي لـ"تجاوز المنحنى": فقد أمضى العلماء الصينيون عقدًا من الزمن في بناء "برج بابل" مستقل عن الأشعة فوق البنفسجية القصوى في عالم الكم للمواد ثنائية الأبعاد. عندما أطلقت رقاقة "ووجي" إشارتها الأولى في المختبر، لم تُنير فقط مستقبل الرقائق المحلية، بل أضاءت أيضًا إمكانية أخرى للبشرية لتجاوز حدود الفيزياء - ففي خضمّ هذا النهر الطويل من التطور التكنولوجي، لم تكن هناك حقيقة واحدة فقط، تمامًا كما لم يكن من المفترض أن يكون السيليكون الحل الوحيد لعالم الرقائق. فهل ستُعيد هذه الثورة الهادئة تشكيل المشهد العالمي لأشباه الموصلات في نهاية المطاف؟ ربما يكمن الجواب في كلمات البروفيسور تشو بينغ: "عندما توقفنا عن الهوس بمطاردة الأضواء الخلفية، رأينا أخيرًا النجوم والبحر".