كيف تعمل رقاقة؟

تم اختراع أول رقاقة دقيقة في عام 1974. منذ ذلك الوقت ، تستمر قدرات المعالجة في الزيادة بمعدل أسي. الرقائق الدقيقة هي أدمغة كل جهاز إلكتروني موجود. من الساعات ، إلى الآلات الحاسبة ، إلى الأقمار الصناعية ، إلى أجهزة الكمبيوتر ، تمثل هذه الرقائق الصغيرة وسائل الراحة التي تجعل العديد من المهام أسهل. الرقائق الدقيقة عبارة عن دوائر متكاملة تم حفرها على رقائق أو رقائق السيليكون. تقوم الدوائر المتكاملة بنقل التيارات أو الإشارات الكهربائية ، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى تعليمات بواسطة جهاز استقبال. يخلق محتوى السيليكون في الشريحة ، إلى جانب الأسلاك والترانزستورات ، بيئة مواتية للغاية لنقل الكهرباء.

هناك عدد من الطرق المختلفة لبناء الرقاقة. تعتمد طريقة تصنيعها على الاستخدام المقصود للرقاقة. في حالة الكمبيوتر الشخصي ، فإن المكون الرئيسي لمعظم الرقائق هو السيليكون. السيليكون ، وهو مكون رئيسي في الرمل ، قادر على توصيل الكهرباء أو احتوائه ، وهو ما يجعله مادة مثالية كشريحة. يضيف مصنعو الرقائق معادن أخرى ، مثل الألومنيوم والنحاس والذهب ، لتعزيز قدرات الشريحة. يبلغ حجم العديد من الرقائق الدقيقة من 2 إلى 3 ملليمترات مربعة وبسمك بضعة ملليمترات. يتم رسم تصميم الدائرة الفعلية على الرقاقة باستخدام ضوء فوق بنفسجي مع استنسل أو قناع كدليل. بعد ذلك ، تم بناء مكونات الأسلاك والترانزستور في التصميم. يمكن أن تحتوي الدوائر المتكاملة المعقدة على طبقات متعددة من المكونات المدمجة والمترابطة. يتم تنفيذ قدرات تخزين البيانات ومعالجتها للرقائق الدقيقة بواسطة مكونات الترانزستور المدمجة هذه. يمكن أن تحتوي الشريحة البسيطة على 3000 ترانزستور. يُترجم التيار الكهربائي إلى بيانات قابلة للاستخدام عن طريق إرسال التيار عبر الدائرة في سلسلة من الشحنات. أصبحت الرسوم في الواقع هي اللغة اللازمة للتواصل مع جهاز الاستقبال. المنطق المنطقي هو اللغة المستخدمة لترجمة التيارات الكهربائية إلى تعليمات قابلة للاستخدام لجهاز الكمبيوتر. في أبسط أشكاله ، المنطق المنطقي هو رمز ثنائي يستخدم قيمتين - صواب وخطأ ، أو "تشغيل وإيقاف" - لترجمة التيار الكهربائي إلى رسالة قابلة للاستخدام.

تقدم الرقائق الدقيقة استخدامات لا حصر لها في المجالات الهندسية والتكنولوجية المتعددة ، بما في ذلك الفيزياء والعلوم والبصريات وعلم الأحياء. التقدم المحرز في أحد المجالات له تأثير تدريجي على المجالات الأخرى. أحد المجالات المعينة التي تبشر بالخير هو الضوئيات. تستخدم الضوئيات خصائص الضوء كوسيط لنقل المعلومات. يجمع المجال الناشئ للإلكترونيات الضوئية بين التأثيرات الكمومية للضوء والتأثيرات المغناطيسية لمواد أشباه الموصلات. مجال آخر جديد وواعد للدراسة هو مجال تكنولوجيا النانو. تعمل تقنية النانو في عالم الذرات والجزيئات. إنه بُعد جديد للتصنيع يتطلع إلى إنشاء مواد ومواد وعمليات جديدة ومحسنة. باستخدام تقنية النانو ، يعمل العلماء على إنشاء رقائق دقيقة قابلة للحياة بحجم الجزيئات. إذا نجحت ، فسوف يظهر عالم جديد تمامًا من المنتجات وقدرات معالجة المعلومات.