مساعدة صناعة الترانزستورات الرقيقة على النضوج من خلال الاستفادة من ‘المصانع’

صناعة الترانزستورات الرقيقة (TFT) تواجه مشكلة. إنها تفتقر إلى البنية التحتية ونموذج الأعمال الموجود في أسواق أشباه الموصلات الأخرى. وبالتالي، تعاني في جوانب عديدة، لكن كل ذلك على وشك التغيير بفضل فريق من الباحثين المبتكرين من جامعة KU Leuven. لقد ابتكروا نوعًا جديدًا من شريحة TFT يمكن إنتاجها في مصانع كبيرة تُسمى المصانع. إليكم لماذا يُعد هذا أمرًا مهمًا.

ما هي الترانزستورات الرقيقة؟

الترانزستورات الرقيقة هي شكل من أشكال تكنولوجيا أشباه الموصلات. تقوم أشباه الموصلات بنقل الكهرباء ولكن ليس بنفس كفاءة الموصلات. تحديدًا، تقع توصيلتها بين العازل والموصل، مما يجعلها مثالية للاستخدام كمفاتيح في الإلكترونيات الدقيقة. حاليًا، من المحتمل أن لديك نوعًا ما من تكنولوجيا TFT في حوزتك. إنها مكونات حاسمة في الشرائح الدقيقة.

أكثر استخدام شائع لتقنية TFT هو في الشاشات حيث تتحكم في كل بكسل. تُوجد شاشات TFT في الهواتف الذكية وغيرها من الشاشات الصغيرة. تُستخدم هذه المستشعرات في شاشات LCD ذات المصفوفة النشطة مثل تلك الموجودة في كاميرا DSLR، أو جهاز عرض LCD، أو شاشات السماعات. هناك نوعان رئيسيان من المواد المستخدمة لإنشاء شرائح TFT اليوم:

السليكون غير المتبلور

السليكون غير المتبلور هو المادة الأكثر شيوعًا المستخدمة اليوم في إنشاء شرائح TFT. يكلف إنتاجه بأقل تكلفة عند الإنتاج الضخم ويمكن تصنيعه لتلبية مجموعة واسعة من سيناريوهات الاستخدام. ومن الجدير بالذكر أن هذه الشرائح توفر كفاءة أقل مقارنة ببعض البدائل الأخرى، لكنها يمكن أن تُرصَف على مجموعة متنوعة من الركائز، بما في ذلك الزجاج، والمعادن، والبلاستيك.

السليكون متعدد البلورات

السليكون متعدد البلورات أكثر كفاءة من السليكون غير المتبلور. ومع ذلك، فهو أيضًا أصعب وأكثر تكلفة في التصنيع. يتم إنشاؤه عن طريق تقطير مركبات محددة على السيليكون باستخدام الحرارة أو التفاعلات الكيميائية. تتطلب هذه العملية آلات خاصة وعمالًا مهرة.

عيوب الترانزستورات الرقيقة الأصلية

هذه الأنواع من TFT لديها بعض العيوب. أولاً، هي غير مرنة. بالإضافة إلى ذلك، لا تملك البنية التحتية أو القدرة التصنيعية أو الدعم الذي تتمتع به أنواع أخرى من أشباه الموصلات التي لديها مصانع كبيرة تُسمى المصانع وتنتج هذه الشرائح على نطاق واسع.

مواكبة الطلب

تقوم هذه المصانع لتصنيع أشباه الموصلات بإنشاء شرائح مخصصة وعامة على الرقائق في معظم الحالات. الرقاقة هي شريحة من شبه الموصل تُستخدم لإنشاء الدوائر والخلايا الشمسية. تجعل من الممكن إنشاء مجموعات شرائح أصغر. ومن الجدير بالذكر أن شرائح TFT لا تملك مصانع تعمل لدعم سوقها. وبالتالي، فإن نقص التصنيع هذا قد حد من الابتكار والاعتماد حتى الآن.

نموذج الأعمال الحاسم

نموذج وجود مصانع أشباه موصلات كبيرة منطقي لعدة أسباب. أولاً، هناك طلب هائل على هذه الشرائح ومن المتوقع أن ينمو مع زيادة الإلكترونيات. يمكن لقطاع الإلكترونيات الرقيقة أن يشهد دفعة في الابتكار والقدرات عندما يتمكن المهندسون من التركيز على وظائف جديدة بدلاً من تخطيط وتصميم الشرائح.

نهج جديد

وجد الباحثون وراء التقرير، هيكميت تشيليكر، ويم ديهاني، وكريس ميني، أن نقص المصانع والمعايير هو العاملان الأكبر اللذان يحدان من توسع الإلكترونيات الرقيقة. يخططون لحل هذه المشكلة والمساعدة في إدخال عصر جديد من الإلكترونيات المرنة والصغيرة.

الـ TFT المتطور

يتبع الباحثون نهجًا متعدد الجوانب يشمل إنشاء المصانع، وتعزيز الابتكار، وإنشاء معايير شرائح TFT مرنة للإنتاج الضخم. ومن الجدير بالذكر أنهم أنجزوا هذه المهمة وسعوا لاستغلال ما تعلموه لتعزيز قطاع الإلكترونيات الرقيقة.

الترانزستورات الرقيقة الفائقة

أنشأ الباحثون نسختين مختلفتين من الترانزستورات الرقيقة باستخدام ركائز بديلة. قاموا بإنشاء هذه الوحدات بمعالج دقيق مدعوم بـ TFT ومكونات أخرى لإنشاء شريحة MOS 6502 مرنة. هذه الشريحة الأسطورية هي التي كانت تشغل نينتندو، وأجهزة آبل المبكرة، وحتى أول كومودور. رغم أنها لا تمثل شيئًا من حيث قوة الحوسبة وفقًا لمعايير اليوم، فإن حقيقة تصغيرها تحمل أهمية كبيرة.

تشير القياسات الرسمية للباحثين إلى أن المشروع يقل عن 30 ميكرومتر. بشكل مذهل، هذا أرقى من شعر الإنسان. قد تكون تبعات تصنيع شرائح دقيقة بهذا الحجم تغيرًا جذريًا. هناك عدد هائل من الصناعات التي يمكن أن تستفيد فورًا من إدخال شرائح رقيقة منخفضة التكلفة وسهلة التصنيع.

ركيزتان

تم اختيار ركيزتين مختلفتين للترانزستورات الرقيقة، أكسيد الإنديوم-غاليوم-زنك غير المتبلور وسليكون متعدد البلورات. الأخيرة تختلف عن سابقتها بأنها لا تحتاج إلى حرارة للتصنيع. كلا الشريحتين الرئيسيتين تحتويان على بطاقة 48 دبوسًا تسمح لك بالتفاعل مع الأجهزة، وضبط المعلمات، وتمكين التحقق.

المشاريع تحسن نموذج الصناعة

المشاريع هي الأسماء التي أطلقها الباحثون على هذه المعالجات الدقيقة. تم تفكيك هذه الشرائح الصغيرة لتمكين المبدعين من الاستفادة من ما يحتاجون إليه بصيغة معيارية. يوفر هذا الهيكل مرونة ويسمح للمصنعين بصنع شرائح مخصصة عند الطلب باستخدام نفس الركيزة. سيساهم هذا النهج أيضًا في تقليل النفايات وتحسين الكفاءة.

استهلاك الطاقة

فائدة رئيسية أخرى لأشباه موصلات TFT الرقيقة جدًا هي أنها لا تحتاج إلى الكثير من الطاقة لتعمل. تم تحسين هذه الأجهزة لتكون واعية للطاقة قدر الإمكان. في المستقبل، قد تتمكن هذه الأجهزة من توليد طاقة ذاتية باستخدام الطاقة الساكنة أو طرق أخرى للشحن اللاسلكي.

تطبيقات واقعية للترانزستورات الرقيقة

هناك العديد من التطبيقات الواقعية للـ TFT. فهي موجودة حاليًا في مجموعة هائلة من الأجهزة الذكية، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة، والشاشات. هذه الشرائح هي التي تتحكم في البكسلات، لكنها قادرة على أكثر من ذلك. إليكم بعض حالات الاستخدام المحتملة للـ TFT التي قد تجعلها تقنية المستقبل.

الرعاية الصحية

قطاع الرعاية الصحية لديه الكثير ليكسبه من إدخال أجهزة TFT. شهدت الاستخدام المتزايد للأجهزة القابلة للارتداء لأغراض عادية، وأداء، وطبية. يمكن تصغير هذه الأجهزة كثيرًا باستخدام هذه التقنية.
تخيل ملصقًا يمكنه نقل بيانات القلب الحيوية إلى المتخصصين الطبيين للمراقبة والدراسة. قد تجعل فكرة الأجهزة القابلة للارتداء الفائقة الرقة الضمادات التي تراقب العدوى والعديد من الأفكار المبتكرة التي كانت في السابق موجودة فقط في أفلام الخيال العلمي.

الروبوتات

يجب على قطاع الروبوتات استخدام هذه التقنية لتحسين جوانب متعددة من الصناعة. يمكن أن تساعد الشرائح الأرقى والأخف وزنًا في تصغير المكونات الرئيسية في معادلة الروبوتات. الروبوتات الأخف وزنًا يمكنها العمل لفترة أطول لأن العبء على بطارياتها أقل.
يمكن لتقنية TFT جعل واجهات الروبوتات أكثر بديهية. عند دمجها مع تقنية الذكاء الاصطناعي، قد تُظهر هذه التقنية يومًا ما تعابير وجوه زملائنا الروبوتيين وأكثر من ذلك. حتى الآن، يراقب قطاع الروبوتات منذ زمن طويل الشرائح الأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة.

الشاشات المستقبلية

هناك العديد من الشاشات المستقبلية التي يمكن أن تستخدم هذه التقنية. الارتفاع في استخدام سماعات الواقع الافتراضي والواقع المعزز هو مثال رائع لتقنية ستستفيد كثيرًا من تصميم شريحة TFT الخفيفة. يمكن أن تصبح الشاشات الصغيرة المستخدمة في هذه الأجهزة خفيفة كالريشة، مما يحسن من الراحة ويجعل الاستخدام المطول أقل إجهادًا للمستخدم.

شاشات قابلة للانحناء

تُعد تقنية TFT تقنية رئيسية تُستخدم لإنشاء شاشات قابلة للانحناء. الطبيعة المرنة لهذه الشرائح الرقيقة تجعلها مثالية لهذا الاستخدام. ستحدث الشاشات المرنة تأثيرًا ثوريًا في السوق. ستوفر الشاشات القابلة للفتح مساحة وتسمح لأي شخص بالوصول السريع إلى المعلومات في ثوانٍ.

إنترنت الأشياء (IoT)

يتألف سوق إنترنت الأشياء من مليارات الأجهزة الذكية. جميع هذه الوحدات تحتوي على مستشعر ويمكنها نقل البيانات عبر الإنترنت. بعض الأجهزة الذكية يمكنها الاستلام والإرسال معًا. ومن الجدير بالذكر أن هناك مليارات من أجهزة IoT تعمل اليوم. تستفيد هذه الأجهزة من تكنولوجيا الحوسبة الدقيقة والمستشعرات للتواصل وجمع البيانات.

قد يشهد قطاع إنترنت الأشياء تصغيرًا محسّنًا بفضل هذا التطور الأخير. تخيل مستشعرات صغيرة تراقب اللوجستيات وسلسلة التوريد. هناك بالفعل العديد من الخيارات اللامركزية في السوق. تعني هذه المرونة الإضافية أن سوق إنترنت الأشياء يجب أن يكون الخطوة الأولى لمهندسي TFT.

تستمر أجهزة إنترنت الأشياء في لعب دور حاسم في القطاع الصناعي. تُستخدم هنا لمراقبة عمليات التصنيع، وتوثيق المنتجات، ومشاركة بيانات اللوجستيات مع الشبكة. هناك أجهزة إنترنت الأشياء تراقب درجة الحرارة، والموقع، وصحة الأصول في الوقت الحقيقي. وبالتالي، تُعتبر تقنية IoT الخيار الأفضل لهذه الاستخدامات.

الشركات التي قد تستفيد من هذه التقنية

يمكن للعديد من الشركات الاستفادة من هذه التقنية فورًا والبدء في رؤية تحسين الكفاءة والإيرادات. يواصل قطاع تصنيع TFT التوسع وتزداد المنافسة حدة. إليكم بعض الشركات التي يجب أن تعرفها في السوق.

1. Applied Materials 

AMAT مخطط السعر

شركة Applied Materials (AMAT ) الأمريكية هي شركة تقنية رائدة في توفير الشرائح والبرمجيات لصناعة أشباه الموصلات. تأسست الشركة في عام 1967 وأعلنت عن أسهمها في عام 1972. منذ ذلك الحين، حققت الشركة نجاحًا هائلًا وتُعَتَبَر رائدة في السوق. ومن الجدير بالذكر أن مجلة FORTUNE سمت Applied Materials كواحدة من أكثر الشركات إعجابًا في العالم عام 2018.

في عام 2009، دخلت Applied Materials رسميًا سوق تصنيع الشرائح. حاليًا، هي واحدة من أكبر مصنعي شرائح أشباه الموصلات في العالم وتستمر مصانعها الضخمة في إنتاج مليارات الشرائح لدعم الثورة الرقمية. اليوم، تركز Applied Materials على ثلاثة مجالات متميزة: أشباه الموصلات، الخدمات العالمية التطبيقية، وأسواق العرض.

يُنظر إلى سهم AMAT كخطوة ذكية للمستثمرين. يمتلك السهم حاليًا قيمة سوقية تبلغ 170.55 مليار دولار، وتقييم الشركة 168.62 مليار دولار. من حيث أداء السهم، ارتفع AMAT خلال العام الماضي. على وجه التحديد، تفوق السهم على السوق بارتفاع +81.73٪ خلال الـ 52 أسبوعًا الأخيرة.

2. Intel Corporation

INTC مخطط السعر

شركة Intel (INTC ) Corporation هي شركة تصنيع شرائح معروفة أخرى تستمر في دفع الابتكار وعمليات التصنيع إلى آفاق جديدة. دخلت الشركة السوق في عام 1968 ومقرها في كاليفورنيا. ومن الجدير بالذكر أن شرائح Intel تحظى بشعبية هائلة، وقد تم تحسين عمليات التصنيع في الشركة على مر السنين.
اليوم، تُعد Intel واحدة من المصانع الرئيسية لإنشاء الشرائح. تقدم الشركة حلولًا شاملة يمكن للمصنعين تصميمها وطلبها مسبقًا عند الحاجة. تجعل هذه العوامل من INTC سهمًا ذكيًا للاحتفاظ به. يتوقع المحللون زيادة بطيئة وثابتة في القيمة، حيث يتوقع البعض ارتفاع السهم من 35 دولارًا هذا العام إلى 60 دولارًا بحلول عام 2026.

نقص الشرائح

أحد العوامل الرئيسية التي دفعت إلى مزيد من البحث في حركة شرائح TFT هو النقص الأخير في السوق. يستمر سوق شرائح أشباه الموصلات في مواجهة نقص بسبب مجموعة من الأسباب. أولاً، أدت التوترات السياسية إلى قيام الدول بتقسيم موارد بناء الشرائح للتحضير للمواجهات المستقبلية.

أثر نقص الشرائح على مناطق مختلفة بطرق مختلفة. شعرت الاتحاد الأوروبي بأشد وطأة النقص لأنه يفتقر إلى مصانع تصنيع رئيسية، على عكس الولايات المتحدة والصين. أدى هذا الضغط على الشرائح إلى أن العديد من الصناعات تسعى للحصول على بدائل وتأمين خيارات بديلة في حال استمر المشكلة.

قد يساعد إطلاق المزيد من المصانع واستخدام الموارد بشكل أفضل في تخفيف هذه المشكلة. ومع ذلك، يجب الإشارة إلى أن الطلب على الأجهزة التقنية المصغرة يتزايد باستمرار، مما يعني أن الطلب في السوق سيتبع ذلك. لذا، سيكون من الحكمة اتخاذ موقع مناسب.

مستقبل الترانزستورات الرقيقة

سيتحول مستقبل شرائح TFT إلى الأتمتة. ستعمل تقنية الذكاء الاصطناعي جنبًا إلى جنب مع المطورين لإنشاء بدائل جديدة ومثيرة للوضع الحالي. الجيل القادم من شرائح TFT سيكون أصغر، وأكثر تكلفة معقولة، وأسهل في التصنيع. ستضمن كل هذه العوامل بقاءها مكونًا حيويًا في قطاعات التكنولوجيا العالمية.

الترانزستورات الرقيقة موجهة للنمو

سيكون من الصعب العثور على محللين يعتقدون أن استخدام شرائح TFT سيتراجع في السنوات القادمة. إن الزيادة في الإلكترونيات المصغرة تستمر في تغذية هذه اللحظة وتساعد على دفع الابتكار عبر السوق. يوفر هذا النهج الأخير منظورًا أكثر شمولًا وواقعية لتحديات اعتماد شرائح TFT. وبالتالي، يجب أن تساعد البيانات هنا في توجيه الصناعة نحو نموذج أكثر ملاءمة للتوسع.
اعرف المزيد من أخبار الحاسوب الأخبار (AAPL )