طوّر باحثون من ولاية بنسلفانيا ما يسمونه أجهزة استشعار درجة الحرارة المجهرية، وهي صغيرة بما يكفي لدمجها مباشرة في رقائق المعالج، وفقًا لورقة بحثية نُشرت في 6 مارس 2019. مجسات الطبيعة. يمكن لأجهزة الاستشعار، المبنية من فئة جديدة من المواد ثنائية الأبعاد، اكتشاف التغيرات في درجات الحرارة خلال 100 نانو ثانية – أسرع بملايين المرات من غمضة عين، كما جاء في البيان الصحفي لولاية بنسلفانيا – وتتألف من ميكرومتر مربع واحد فقط، وهو حجم صغير جدًا لدرجة أنه يمكن وضع الآلاف على شريحة واحدة.
تعتمد المعالجات حاليًا على مستشعرات درجة الحرارة الموضوعة خارج قالب الشريحة نفسها، مما يحد من سرعة ودقة المراقبة الحرارية. هذه الفجوة مهمة لأن الترانزستورات الفردية يمكن أن ترتفع في درجة الحرارة بشكل أسرع مما تستطيع أجهزة الاستشعار الخارجية تسجيله، مما يجبر الرقائق على تطبيق الاختناق الحراري المحافظ عبر النوى بأكملها بدلاً من الاستجابة للنقاط الساخنة المحلية. يعالج تصميم ولاية بنسلفانيا ذلك من خلال دمج الاستشعار مباشرة في السيليكون، باستخدام نفس التيارات الكهربائية التي تعمل بالفعل عبر الشريحة.
تم تصنيع أجهزة الاستشعار من ثيوفوسفات ثنائي المعدن، وهي مادة ثنائية الأبعاد لم تستخدم من قبل في الاستشعار الحراري. الخاصية الرئيسية للمادة هي أن أيوناتها تستمر في التحرك بحرية حتى عندما تتعرض لتيار كهربائي. هذا هو السلوك الذي يحاول مهندسو الرقائق عادةً التخلص منه في الترانزستورات، لكن فريق ولاية بنسلفانيا استغله بدلاً من ذلك، حيث قام بربط النقل الأيوني للكشف عن درجة الحرارة مع نقل الإلكترون لقراءة تلك البيانات الحرارية. والنتيجة هي جهاز استشعار يدعي الباحثون أنه لا يحتاج إلى دوائر إضافية أو محولات إشارة ويستهلك طاقة أقل بما يصل إلى 80 مرة من أجهزة الاستشعار الحرارية التقليدية القائمة على السيليكون.
وقال سابتارشي داس، أستاذ علوم الهندسة والميكانيكا في ولاية بنسلفانيا والمؤلف المقابل للورقة البحثية: “إن ما هو غير مرغوب فيه عمومًا من قبل الصناعة في الترانزستورات هو في الواقع أمر رائع للاستشعار الحراري، لذلك حاولنا حقًا استغلال ذلك في تصميمنا”. ويواصل موضحًا: “بدلاً من محاولة إزالة هذه الأيونات من هذا النظام، فإننا نستخدمها لصالحنا”، مضيفًا أن اقتران الأيونات لاستشعار درجة الحرارة والإلكترونات لقراءة البيانات الحرارية سمح للفريق ببناء جهاز دقيق للغاية ولكنه مدمج.
يتبع أجهزة توم على أخبار جوجل، أو أضفنا كمصدر مفضل، للحصول على آخر الأخبار والتحليلات والمراجعات في خلاصاتك.
التعليقات