أشباه الموصلات: دونات الضوء ولبنات الليغو... ثورة تكنولوجية تقلب موازين الصناعة<br />المهندسة نورهان ثامر عاصي<br /><br />الهدف 7: طاقة نظيفة وبأسعار معقولة<br />الهدف 8: العمل اللائق ونمو الاقتصاد<br />الهدف 4: التعليم الجيد<br />الهدف 12: الاستهلاك والإنتاج المسؤولان<br />مقدمة<br />أصبحت أشباه الموصلات اليوم جزءًا لا يتجزأ من كل نواحي حياتنا الرقمية، فهي العمود الفقري للهواتف الذكية، الحواسيب، الذكاء الاصطناعي، السيارات ذاتية القيادة، وحتى أنظمة الطاقة والرعاية الصحية. ومن المتوقع أن تصل قيمة سوق أشباه الموصلات العالمي إلى 1.38 تريليون دولار بحلول عام 2029، مما يعكس أهمية هذا القطاع المتسارعة.<br /><br />ما هي أشباه الموصلات ولماذا هي مهمة؟<br />أشباه الموصلات هي مواد تمتلك خصائص كهربائية تجعلها تقع بين الموصلات والعوازل، ما يسمح لها بالتحكم في تدفق التيار الكهربائي. بفضل هذه الخصائص، أمكن تصنيع المعالجات والرقائق الدقيقة التي تشغل كل جهاز إلكتروني حديث. وقد أسهم التطور المستمر في هذه التكنولوجيا بجعل الأجهزة أصغر، أسرع، وأكثر كفاءة وأقل كلفة.<br /><br />ابتكار مذهل: دونات الضوء<br />في خطوة علمية لافتة، طوّر باحثون من جامعة كولورادو بولدر تقنية جديدة لاستخدام حزم ضوء على شكل "دونات" لتصوير الهياكل النانوية الدقيقة. وبدلاً من استخدام عدسات تقليدية، اعتمدت هذه التقنية على إسقاط الحزمة وقياس طريقة تشتت الضوء عن الأجسام.<br /><br />هذا التطوير مكّن العلماء من التقاط صور لهياكل يتراوح حجمها بين 10 و100 نانومتر، وهي تفاصيل دقيقة لم يكن بالإمكان رؤيتها باستخدام المجاهر التقليدية. وتكمن ميزة هذه التقنية في أنها لا تسبب أي ضرر للعينات، ما يجعلها مثالية لفحص مكونات حساسة مثل البوليمرات المستخدمة في صناعة الرقائق. ومع الوقت، يتوقع الباحثون استخدام هذه الطريقة لرؤية هياكل أصغر، مثل الفيروسات، وربما حتى الخلايا البيولوجية.<br /><br />ابتكار آخر: رقائق إلكترونية كأنها "ليغو"<br />في أستراليا، قام فريق بحثي بابتكار شريحة إلكترونية جديدة دمجت بين الفوتونات (الضوء) والإلكترونيات، ما سمح بتوسيع عرض النطاق الترددي وتوفير تحكم متقدم في الإشارات اللاسلكية. الشريحة الجديدة، التي تشبه في تصميمها طريقة تركيب قطع "الليغو"، تسمح بتجميع وحدات مختلفة في شريحة واحدة بأقل من 5 ملم.<br /><br />هذا النوع من الرقائق مفيد جدًا في تطبيقات الاتصالات اللاسلكية المتقدمة مثل شبكات 6G و7G، أنظمة الرادار، والأقمار الصناعية. كما يسمح بتصميم رقائق قابلة للتخصيص حسب الحاجة، مما يمنح مرونة كبيرة للصناعات التقنية والبحثية.<br /><br />التحديات التي تواجه الصناعة<br />رغم التقدم الكبير، لا تزال صناعة أشباه الموصلات تواجه تحديات متعددة. أولها هو التعقيد الكبير في عملية التصنيع التي تتطلب دقة نانوية متناهية. كما أن التوترات الجيوسياسية، خصوصًا بين الولايات المتحدة والصين، تعرقل سلاسل التوريد وتؤثر على توفر المواد والمعدات. بالإضافة إلى ذلك، تعاني الصناعة من نقص في الكفاءات والمهارات المطلوبة لمواكبة التطور السريع.<br /><br />كما أن ظهور تقنيات مثل الذكاء الاصطناعي، إنترنت الأشياء، والمركبات ذاتية القيادة رفع من مستوى الطلب على رقائق أكثر تطورًا، مما زاد الضغط على المصانع للابتكار بشكل أسرع مع تقليل التكاليف.<br /><br />الشركات الرائدة عالميًا<br />هناك عدة شركات تهيمن على سوق أشباه الموصلات وتلعب دورًا محوريًا في الابتكار:<br /><br />شركة TSMC التايوانية تعتبر أكبر مسبك للرقائق في العالم وتعمل حاليًا على إنتاج رقائق بحجم 2 نانومتر، مما يمثل قفزة هائلة في الكفاءة. كما توسّعت عالميًا بمصانع جديدة في أريزونا، اليابان وألمانيا.<br /><br />شركة AMD الأمريكية دخلت بقوة إلى مجال الذكاء الاصطناعي عبر رقائق MI300، لمنافسة Nvidia، وتطمح للاستحواذ على حصة من سوق الذكاء الاصطناعي البالغة 400 مليار دولار.<br /><br />شركة Applied Materials تقدم معدات تصنيع الرقائق ولديها استثمارات كبيرة في الهند، لكنها تواجه تحقيقًا قانونيًا بسبب تصدير غير مشروع لمعدات إلى الصين.<br /><br />شركة ASML الهولندية تعتبر المزود الأهم لأنظمة الطباعة النانوية المعتمدة في تصنيع الرقائق المتقدمة، وتُستخدم تقنياتها من قبل كبار المصنعين مثل TSMC وIntel وSamsung.<br /><br />خاتمة<br />تعيش صناعة أشباه الموصلات اليوم واحدة من أكثر مراحلها حيوية. التقنيات الجديدة مثل تصوير الدونات وتوصيل الإلكترونيات كقطع الليغو ستعيد تعريف معايير الجودة والكفاءة. وبينما تدفع الابتكارات الصناعة إلى الأمام، تستمر التحديات في الظهور، مما يجعل من هذا القطاع ساحة تنافسية بالغة الأهمية في تشكيل مستقبل التكنولوجيا العالمي.<br /><br />جامعة المستقبل الجامعة الاهلية الاولى في العراق