در نگاه اول، چیپهای نیمههادی قطعات کوچکی بهنظر میرسند، اما در واقع، آنها مغز پشت تمام فناوریهایی هستند که امروزه زندگی ما را تغییر دادهاند: گوشیهای هوشمند، لپتاپها، خودروهای برقی، پهپادها، رباتها، و حتی سیستمهای هوش مصنوعی. بدون این چیپها، هیچکدام از این فناوریها قابل اجرا نبودند.
چیپ یا تراشه نیمههادی، از موادی مثل سیلیکون ساخته میشود که خواص الکتریکی خاصی دارند، یعنی هم میتوانند جریان برق را عبور دهند و هم آن را مسدود کنند. این خاصیت به مهندسان اجازه میدهد تا از آنها برای ساخت ترانزیستورها، مدارهای منطقی و حافظهها استفاده کنند.
ترانزیستورها اجزای اصلی تشکیلدهنده چیپها هستند. آنها بهنوعی مثل کلیدهای خاموش و روشن برای جریان برق عمل میکنند. در سال 2025، چیپهای پیشرفته دارای بیش از 100 میلیارد ترانزیستور در فضایی کمتر از یک ناخن هستند! این سطح از فشردگی باعث سرعت بالا و مصرف انرژی کمتر شده است.
هوش مصنوعی نیازمند پردازش حجم عظیمی از دادههاست. این نیاز با چیپهای خاصی مثل GPUها (پردازنده گرافیکی) و TPUها (واحد پردازش تنسور) تأمین میشود.
برندهایی مثل NVIDIA، Google و AMD در ساخت این چیپهای مخصوص AI پیشتاز هستند.
ویژگیهای چیپهای مخصوص هوش مصنوعی:
توانایی انجام هزاران عملیات همزمان
مصرف برق بهینه
ساختار موازی برای پردازش دادههای حجیم
تکنولوژی ساخت چیپها بر اساس "نود ساخت" (مانند 5 نانومتر یا 3 نانومتر) شناخته میشود. هرچه عدد نانومتر پایینتر باشد، ترانزیستورها کوچکتر و تعدادشان در واحد سطح بیشتر میشود.
✅ TSMC و Samsung اکنون چیپهایی با فناوری 3 نانومتری تولید میکنند که برای گوشیها و کامپیوترهای پیشرفته استفاده میشوند.
ساخت چیپ، یکی از پیچیدهترین و گرانترین فرآیندهای صنعتی است. برخی از مشکلات اصلی عبارتاند از:
نیاز به تجهیزات فوقدقیق نوری (مثلاً ماشینهای EUV ساخت ASML)
هزینههای میلیارد دلاری برای راهاندازی کارخانه
محدودیتهای زنجیره تأمین (خصوصاً در دوران کرونا و جنگها)
🔴 کمبود جهانی چیپ در سالهای اخیر باعث شد خودروسازان، سازندگان موبایل و شرکتهای بازی با تأخیرهای زیادی مواجه شوند.
ساخت چندین لایه از ترانزیستورها بر روی هم برای افزایش قدرت بدون نیاز به فضای بیشتر.
محققان در حال بررسی استفاده از گرافین، گالیم نیترید و نانوکربن برای ساخت چیپهایی با بازدهی بالاتر هستند.
چیپهایی که میتوانند بهصورت داخلی یادگیری کنند (Neural Processing Units - NPU)
هرچند فعلاً در مراحل آزمایشی هستند، اما چیپهای خاصی برای محاسبات کوانتومی در حال توسعهاند که میتوانند سرعت پردازش را میلیونها برابر افزایش دهند.
هرچند کشورهایی مثل آمریکا، چین، تایوان و کرهجنوبی در صدر تولید چیپ هستند، ایران نیز در حال توسعه زیرساختهایی برای طراحی تراشههای اختصاصی است، هرچند هنوز راه درازی تا تولید صنعتی دارد.
چیپهای نیمههادی، ستون فقرات دنیای مدرن هستند. هرچه بیشتر در طراحی و تولید آنها پیشرفت کنیم، تکنولوژی سریعتر، هوشمندتر و ارزانتر خواهد شد. آیندهای که در آن تلفنها، خودروها و حتی لوازم خانگی ما هوشمندانهتر از همیشه کار خواهند کرد، به همین چیپهای کوچک و قدرتمند وابسته است.
