باتری ها، همین سلول های کوچک کم توان که کنار هم جمع شده‌اند دلیلی هستند که ما هنوز با وسایل نقلیه الکتریکی و شارژ کردن تلفن های هوشمند خود تقریباً هر روز درگیر هستیم. دوام باتری ها مدت هاست که مسئله توليد کنندگان مختلف شده است. باتری های لیتیومی اکنون ده ها سال قدمت دارند و از طرف دیگر حتی با وجود پیشرفت های متعددی مانند باتری های حالت جامد، باتری های گرافن کاتدی، ابرخازن ها و غیره، واقعیت این است که این نمونه های اولیه هنوز سال ها با تولید انبوه و استفاده انبوه در وسایل الکترونیکی فاصله دارند.
به گزارش Phonearena بعد از فراز و نشیب های فراوان خبر می‌رسد که اکنون سامسونگ و IBM رویکرد کاملا متفاوتی را به کار گرفته اند. به جای تلاش برای افزایش ظرفیت باتری، غول های فناوری در حال توسعه نوع جدیدی از معماری تراشه هستند که به طور بالقوه می تواند مصرف انرژی را تا 85 درصد کاهش دهد. این فناوری جدید می‌تواند به طور موثری به گوشی‌های هوشمند با یک بار شارژ کمک کند و به آن ترانزیستور نانو صفحه عمودی انتقال اثر میدانی (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. اگر زیادی در عمق علم الکترونیک نفوذ نکنیم، در بیان ساده این بدان معنی است که ترانزیستورهای داخل تراشه ها روی یک سطح صاف ویفر مانند قرار گرفته اند و سیگنال به صورت دو بعدی به جلو و عقب می رود.
سامسونگ و IBM در فکر افزایش دوام باتری
طراحی جدید VTFET همین این طرح را گرفته و آن را در جهت عمودی بست و گسترش داده است (مثل فلش VNAND که سامسونگ در حال ساخت آن است). با قرار دادن ترانزیستورها روی هم، IBM و سامسونگ توانستند محدودیت های خاصی را در طراحی معمولی دور بزنند، اندازه و سطح تماس بهتری را ارائه دهند و طول ورودی ترانزیستورها را بهینه کنند.
در نتیجه، طراحی جدید را می توان به دو روش مختلف بهینه کرد. در رویکرد اول با استفاده از کارایی از این تکنولوژی استفاده می‌شود که در آن عملکرد تقریبا با معماری های مدرن ARM مانند چیپست های Snapdragon و Bionic فوق الذکر برابری می کند اما با این حال، به دلیل افزایش کارایی، این رویکرد تا 85 درصد افزایش عمر باتری را به همراه خواهد داشت و عملا معمای شارژ در فناوری مدرن تلفن هوشمند را حل می کند. و اما در رویکرد دوم و دیگرِ افزایش عملکرد تراشه، مطابق با مصرف انرژی طرح‌های تخت مدرن عمل می‌شود. رفتن به این مسیر حتی در مقایسه با جایگزین های مدرن FET، باعث افزایش 100 درصدی بهره‌وری عملکرد می‌شود.
البته، ما در مورد نمونه های اولیه آزمایشگاهی صحبت می کنیم، اما کارشناسان فناوری IBM می گویند که این طراحی جدید پتانسیل “مقیاس پذیری فراتر از نانوصفحه” را دارد. این بدان معنی است که رفتن از یک نمونه اولیه ساده به تراشه های مصرفی تولید انبوه نباید چندان سخت باشد.
البته تجربه های گذشته نشان می‌دهد هیچ چیز در تکنولوژی قابل پیشگویی نیست و بسیاری از پروژه ها از رسیدن به تولید صنعتی و استفاده عمومی باز مانده‌اند.
بگذريم، کاربردهای بالقوه این طراحی جدید ترانزیستور بی پایان است. چه کسی به کاهش مصرف و افزایش کارایی نیاز ندارد؟ طراحی VTFET جدا از اینکه باتری گوشی‌های هوشمند را تا یک هفته پر نگه می‌دارد و دوام باتری را افزایش می‌دهد می‌تواند انرژی مورد استفاده برای استخراج رمزارز را کاهش دهد و با توجه به هیاهوی این روز های فناوری بلاک چین، این می‌تواند بسیار انقلابی باشد.
نسل جدید باتری های لیتیومی گوشی شما را در مدت ۱۰ دقیقه به طور کامل شارژ می کند
زمینه دیگری که به طور گسترده ای از طراحی های جدید سود خواهد برد، اینترنت اشیاء است. امکان استفاده از دستگاه های حتی کوچکتر که می توانند با بتری های کوچکتر تا ماه ها دوام بیاورند و کار کنند. آی‌بی‌ام و سامسونگ همچنین تأکید می‌کنند که این پیشرفت جدید می‌تواند قانون مور(با بیان اینکه شمار ترانزیستورها هر دو سال یکبار دو برابر می‌شود) را که در تراشه‌های مدرن متوقف شده (یا در بهترین حالت 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 چیده می‌شوند(در نتیجه امکان حافظه بیشتر یا قیمت ارزان‌تر به ازای هر گیگابایت حافظه فراهم می‌شود). طراحی جدید VTFET همچنین با تلاش IBM برای کاهش ردپای ترانزیستورها و تراشه ها به طور کلی هماهنگ است. این شرکت فناوری ساخت 2 نانومتری خود را در ماه می به نمایش گذاشت. این فرآیند تولید 2 نانومتری اجازه می دهد تا 50 میلیارد ترانزیستور را روی یک تراشه به اندازه یک ناخن بکار بگیرید!
ما هنوز با دیدن این طراحی در لوازم الکترونیکی مصرفی فاصله زیادی داریم، اما دوام باتری های آینده امیدوار کننده است.
گویا پایان دوران دست به شارژر بودن نزدیک است! شرکت های مختلف استراتژی های مختلفی را برای این دستاورد به کار گرفته‌اند. به نظر شما چه زمانی به این دستاورد ها خواهیم رسید؟
