واضح آرشیو وب فارسی:ماهنامه شبکه: از زمان عرضه اولین نمونه های قطعات الکترونیکی تاکنون، خازن ها در مسیر ارتقای عملکرد، راه پرفراز و نشیبی را پیموده اند. از خازن های الکترولیتی که ساده ترین نمونه از این ظرفیت سازها هستند تا خازن های تانتالیومی حال حاضر، شارژ انرژی الکتریسیته و تخلیه آن در زمان مناسب، بزرگ ترین وظیفه این المان الکترونیکی است.در نیم دهه گذشته، صنعت الکترونیک پیشرفت های بیشماری را تجربه کرده است. خازن ها بخشی از المان های الکترونیکی هستند که با وجود نقش حیاتی که در مدار الکترونیکی دارند؛ ساختارشان به ندرت دستخوش بهینه سازی های بنیادین شده است. تولید خازن های جامد، عمده ترین ارتقایی است که سازندگان قطعات الکترونیکی از سال 2010 اعمال کرده اند و عملاً خازن های الکترولیتی به دلیل ایجاد مقاومت، تولید گرما، اتلاف انرژی و عمر کم، از چرخه استفاده در بیشتر قطعات کامپیوتر چون مادربرد و کارت گرافیک حذف شد. در دو سال اخیر، صنعت الکترونیک شاهد ورود نسل سوم خازن ها شد. در ساختار این خازن ها از عنصر تانتالیوم استفاده شد تا علاوه بر افزایش ظرفیت سازی جریانی، ولتاژ بخش های مهمی چون مدار های تأمین ولتاژ VRM در مادربرد و کارت گرافیک را با خلوص بیشتری تأمین کند. اما در چند سال اخیر، جنبشی میان سازندگان تراشه ها با عنوان «مجتمع سازی» به راه افتاد که علاوه بر تولید کنندگان تراشه، مصرف کنندگان نیز از مزایای آن منتفع شدند. مجتمع کردن بخش های مختلف در تلفن هوشمند از قبیل پردازنده، وای فای، بلوتوث و سنسور دوربین سبب دگرگونی در صنعت تراشه ها شد. اگرچه جزیره تراشه ای توانست به سرعت نظر مساعد سازندگان رایانه ها را نیز کسب کند؛ برخی از محدودیت های فنی سبب شد طرح مجتمع سازی بخش های سخت افزاری دسکتاپ مانند مادربرد، به چرخه تولید راه پیدا نکند. با این اوصاف اما، المان های الکترونیکی مسیر پیشرفت خود را ادامه می دهند. در سالیان گذشته، ایده مجتمع سازی خازن ها به داخل تراشه های SoC مطرح شد و شاید کمتر کسی فکر می کرد زمینه اجرایی شدن این طرح وجود داشته باشد. در سال 2010، طرح ساخت سوپرخازن هایی با کربن متخلخل روی ویفرهای سیلیکونی آغاز شد و پس از گذشت شش سال، این طرح به نتیجه رسید. محققان توانستند الکترودهای کارآمدی با ساختار کربن متخلخل بسازند که به راحتی بر سطح ویفر های سیلیکونی می چسبند. ساختار آن ها از لایه های کاربید متخلخل کربن که سازگاری کاملی با نیمه هادی ها دارند، تشکیل شده است. در آزمایش های اولیه این طرح، پلیتی سرامیکی از جنس کاربید تیتانیوم را که به کلرین آغشته بود، در دمای 500 درجه سانتی گراد قرار دادند. در نتیجه، لایه کربن متخلخلی روی این پلیت ایجاد شد که برای تولید الکترود و سوپرخازن ها مناسب است. لایه حاصل شده می تواند تعداد بسیار زیادی از یون های الکترولیت استفاده شده در سوپر خازن را ذخیره کند. این نظریه نشان می دهد لایه کربن متخلخل با قرارگرفتن بر روی سطح ویفر سیلیکون، می تواند به عنوان الکترودهای خازنی در میکروماشین های محاسبه گر استفاده شود. با خواصی که الکترودهای کربنی دارند، امکان جذب یون های کافی و مورد نیاز برای ذخیره انرژی ولتاژ در سوپر خازن ها فراهم می شود. محققان با استفاده از روش های استاندارد، موفق شدند سوپرخازنی به ابعاد 2×2 میلی متر روی ویفری 7.62 سانتی متری سیلیکون تولید کنند که ظرفیت خازنی برابر با 170 فاراد در هر سانتی مترمربع را در خود ذخیره کند. به عقیده محققان، این آغاز راه دشوار ساخت سوپرخازن های انعطاف پذیری است که می توانند روی ویفرهای سیلیکونی بچسبند و خاصیت بارگیری و تخلیه ولتاژ را از خود بروز دهند. با توجه به آنچه گفته شد، راه برای تجمیع المان های الکترونیکی روی ویفرهای سیلیکونی هموار شده است و در آینده ای نزدیک، سازندگان تراشه های سیلیکونی می توانند خازن ها را در کنار تراشه اصلی و روی ویفر سیلیکون قرار دهند. بدون شک، شرکت هایی چون اینتل، ای ام دی، انویدیا و سامسونگ، از مشتاقان این فناوری جدید هستند؛ چراکه مجتمع سازی المان های الکترونیکی، علاوه بر افزایش بازدهی و کاهش زمان تأخیر، به کاهش هزینه های تولید و مصرف انرژی نیز منجر خواهد شد
جمعه ، ۲۸اسفند۱۳۹۴
[مشاهده متن کامل خبر]
این صفحه را در گوگل محبوب کنید
[ارسال شده از: ماهنامه شبکه]
[تعداد بازديد از اين مطلب: 15]