טרנזיסטורים מבוססי פחמן יגדילו את הזיכרון של מכשירים ניידים

מחקר מאוניברסיטת תל אביב זכה בפרס מושך את תשומת לבם של ענקי התעשייה האלקטרונית

הסמארטפונים והטאבלטים נחשבים לחומרה של העתיד, אך מסתבר שיש בהם כמה פגמים. הבעיה המוכרת ביותר היא זיכרון RAM מצומצם, המגביל את מספר האפליקציות שניתן להריץ במקביל, ואף גורם להתרוקנות מהירה של הסוללות. חוקר מאוניברסיטת תל אביב מצא לאחרונה פתרון יצירתי לבעיות הידועות הללו.

הדוקטורנט אלעד מנטוביץ’ והמנחה שלו ד”ר שחר ריכטר, מהמחלקה לכימיה ומהמרכז לננו-מדע וננוטכנולוגיה באוניברסיטת תל אביב, מסבירים כי המזעור המתמשך של טכנולוגיית הסיליקון יוצר קושי גובר בבניית זיכרון גדול – בעיקר בשל הקושי בהקטנת הקבל המשמש לשמירת המידע. מנטוביץ’ השתמש במולקולות פחמן הקרויות 60C כדי לבנות טרנזיסטור זיכרון זעיר ומתוחכם, שאף מסוגל להעביר ולאגור אנרגיה, ומבטל לגמרי את הצורך בקבל.

הטרנזיסטור המולקולרי, שניתן לייצרו בגודל 5 ננומטר (עם תעלה שגודלה עשוי להיות ננומטר אחד), מאחסן ושולח מידע במהירות רבה. הפיתוח החדשני, המיוצר בתהליכים סטנדרטיים, מוכן כבר היום לייצור במתקני היי-טק קיימים, וחברות גדולות בתעשיית הזיכרונות כבר מגלות עניין בטכנולוגיה. בחודש מאי זכה מנטוביץ’ בפרס ראשון במושב על גישות חומרים חדשניות למיקרואלקטרוניקה, בכנס האירופי של האגודה לחקר החומרים. הבסיס לטכנולוגיה פורסם בכתב העת Advanced Materials and Applied Physics Letters.

סוגרים את הפער הטכנולוגי
לדברי מנטוביץ’, מכשירים ניידים כמו סמארטפונים וטאבלטים הם אמצעי המחשוב של העידן שלאחר המחשב האישי. המכשירים הניידים, שהם קטנים ומופעלים על ידי סוללות, סוגרים במהירות את הפער הטכנולוגי שביניהם לבין המחשב האישי והמחשב הנייד המסורתי – בכל הנוגע לכוח מיחשוב ויכולת אחסון. עם זאת, הם סובלים מחסר ב-RAM, אותו ‘זיכרון גישה אקראית’ הדרוש לפעילות שוטפת של המחשב, ובפרט להפעלה מקבילית של תוכנות. התקני RAM הקיימים היום הם גדולים פיזית, וצורכים כמות גדולה של אנרגיה, ולכן הם אינם פועלים היטב במכשירים ניידים. זהו בינתיים יתרונם המשמעותי של המחשבים הנייחים והניידים.

כבר לפני 15 שנה הבינו המומחים שהבעיה במזעור המכשירים האלקטרוניים תהיה גודלה הפיזי של החומרה הדרושה להפעלתם. הרעיון של טרנזיסטור חכם, שיכול לבטל את הצורך בקבל, היה מאז בגדר חלום טכנולוגי – ונראה כי עכשיו הוא מתגשם…

מנטוביץ’ שאב את השראתו מעבודתו של חתן פרס ישראל פרופ’ אברהם ניצן מהמחלקה לכימיה באוניברסיטת תל אביב, שהוכיח כי מולקולה יכולה לאחסן בתוכה בו-זמנית מידע ומטען חשמלי, הודות למבנה המיוחד שלה. כדי ליישם את הממצאים הללו בטרנזיסטורים, השתמש מנטוביץ’ במולקולות 60C, המורכבות מ-60 אטומי פחמן. הוא מיקם אותן בתוך ערוץ של טרנזיסטור, ויצר טרנזיסטור מהיר וזעיר, המסוגל לשמור אינפורמציה.

העולם שייך לניידים

מנטוביץ’ מאמין שהטכנולוגיה הזאת חיונית ביותר בעולם של מכשירים ניידים. “בשנת 2012 מכרו חברות טכנולוגיות גדולות, לראשונה בתולדותיהן, יותר טאבלטים וסמארטפונים מאשר מחשבים ניידים מכל הסוגים,” הוא אומר. “כשהטכנולוגיה החדשה תשולב בסמארטפונים ובטאבלטים של העתיד, יהיה להם הרבה יותר זיכרון, קרוב בגודלו לזיכרון שמציע מחשב נייד מסורתי. עם זיכרון כזה ניתן יהיה להריץ אפליקציות בו-זמנית. בנוסף, המתח החשמלי נמוך, ולכן צריכת החשמל תקטן משמעותית, וחיי הסוללה יהיו ארוכים יותר.”

הצעד הבא הוא למצוא מתקן ייצור המצויד בחומרים הדרושים לייצור הטרנזיסטור החדש. לדברי מנטוביץ’, אחד מיתרונותיו של הזיכרון המולקולרי הוא שניתן לייצרו כמעט בכל מקום – עם ציוד שהוא סטנדרטי היום במפעלי היי-טק, ובעזרת טכניקות הרכבה חדשניות שפיתח מנטוביץ’ עצמו. “המרחק ליישום אינו גדול,” הוא קובע.