باتری‌ها همین Bugger های کوچک، دلیلی هستند که ما بخاطر وسایل نقلیه الکتریکی و شارژ کردن تلفن‌های هوشمند خود تقریباً هر روز درگیر آن‌ها هستیم. باتری خوب و قدیمی لیتیومی اکنون ده‌ها سال قدمت دارد و حتی با وجود پیشرفت‌های متعددی مانند باتری‌های حالت جامد، باتری‌های گرافن کاتدی، ابرخازن‌ها و غیره، واقعیت این است که این نمونه‌های اولیه هنوز سال‌ها با تولید انبوه برای وسایل الکترونیکی ما فاصله دارند.
افزایش دوام عمر باتری گوشی‌های هوشمند با فناوری جدید سامسونگ و IBM
اکنون سامسونگ و IBM رویکرد کاملا متفاوتی را در پیش گرفته‌اند. غول‌های فناوردی به جای تلاش برای افزایش ظرفیت باتری، در حال توسعه نوع جدیدی از ساختار و طراحی تراشه هستند که به طور بالقوه می‌تواند مصرف انرژی را تا ۸۵ درصد کاهش دهد. این فناوری جدید می‌تواند به طور موثر به گوشی‌های هوشمند فقط با یک بار شارژ کمک کند و به آن ترانزیستور اثر میدانی نانو-صفحه عمودی انتقال (VTFET) می‌گویند.
اکثر تراشه‌های مدرن (مانند اسنپدراگون داخل گوشی اندرویدی یا A15 بایونیک داخل آیفون) بر پایه ترانزیستورهای اثر میدانی با انتقال جانبی (finFET) ساخته شده‌اند. بدون کاوش عمیق در الکترونیک، این بدان معنی است که ترانزیستورهای داخل تراشه‌ها روی یک سطح صاف ویفر مانند، قرار گرفته‌اند که به اصطلاح سیگنال به صورت دو بعدی به جلو و عقب می‌رود.
ساختار جدید VTFET فقط این طرح را گرفته و آن را در جهت عمودی گسترش می‌دهد (مثل فلش VNAND سامسونگ که در حال ساخت است). با قرار دادن ترانزیستورها بر روی یکدیگر، سامسونگ و IBM توانستند محدودیت‌های خاصی را در طراحی معمولی کنار بزنند، اندازه و سطح تماس بهتری را ارائه دهند و طول دروازه ترانزیستورها را بهینه کنند.
در نتیجه، طراحی جدید را می‌توان به دو روش مختلف بهینه کرد، یا با استفاده از «کارایی» که در آن عملکرد کم و بیش با معماری‌های مدرن ARM مانند چیپست‌های Snapdragon و Bionic فوق‌الذکر برابری می‌کند. با این حال، به دلیل افزایش کارایی، این رویکرد تا ۸۵ درصد افزایش عمر باتری را به همراه خواهد داشت، عملا معمای شارژ را در فناوری مدرن تلفن هوشمند حل می‌کند.
رویکرد دیگر افزایش عملکرد تراشه، مطابق با مصرف انرژی طرح‌های تخت مدرن است. رفتن به این مسیر در مقایسه با جایگزین‌های مدرن FET باعث افزایش ۱٠٠ درصدی عملکرد می‌شود.
البته، ما در مورد نمونه‌های اولیه آزمایشگاهی صحبت می‌کنیم، اما کارشناسان فناوری IBM می‌گویند که این طراحی جدید پتانسیل «مقیاس‌پذیری فراتر از نانو-صفحات» را دارد. این بدان معنی است که رفتن از یک نمونه اولیه ساده به تراشه‌های مصرفی تولید انبوه نباید آنقدر سخت باشد.
کاربردهای فناوری جدید سامسونگ و IBM
کاربردهای بالقوه این طراحی جدید ترانزیستور بی پایان است، چه کسی به کارایی و افزایش کارایی نیاز ندارد؟ طراحی VTFET جدا از اینکه باتری گوشی‌های هوشمند را تا یک هفته تمام می‌کند، می‌تواند انرژی مورد استفاده برای استخراج رمزارز را کاهش دهد و با توجه به هیاهوی فناوری بلاک چین، این می‌تواند بسیار زیاد باشد.
زمینه دیگری که به طور گسترده‌ای برای طراحی‌های جدید مفید است، اینترنت اشیاء است، امکان استفاده از دستگاه‌های حتی کوچک‌تر که می‌توانند ماه‌ها کار کنند. سامسونگ و IBM همچنین تأکید می‌کنند که این پیشرفت جدید می‌تواند قانون مور (با بیان اینکه تعداد ترانزیستورها هر دو سال یک‌بار دو برابر می‌شود) را که در تراشه‌های مدرن متوقف شده یا حداقل به میزان قابل توجهی کاهش یافته است، را گسترش دهد.
باز هم، این ایده بسیار شبیه به ماژول‌های حافظه فلش NAND عمودی است، جایی که سلول‌های حافظه روی هم قرار می‌گیرند، بنابراین امکان اندازه بیشتر و قیمت ارزان‌تر به ازای هر گیگابایت فضای ذخیره‌سازی را فراهم می‌کنند. طراحی جدید VTFET همچنین با تلاش IBM برای کاهش ردپای ترانزیستورها و تراشه‌ها به طور کلی هماهنگ است، این شرکت فناوری Node، دو نانومتری خود را در ماه می (اردیبهشت-خرداد) به نمایش گذاشت. این فرآیند تولید ۲ نانومتری اجازه می‌دهد تا ۵٠ میلیارد ترانزیستور را روی یک تراشه به اندازه یک ناخن بسته‌بندی کنید.
ما هنوز با دیدن این طراحی در لوازم الکترونیکی مصرفی فاصله زیادی داریم، اما آینده روشن به نظر می‌رسد. همچنین ممکن است برای شما جالب باشد: سوئیچ نوری می‌تواند جایگزین ترانزیستور شود که منجر به تراشه‌های سریع‌تر و کم مصرف‌تر می‌شود
