TED@Merck KGaA, Darmstadt, Germany
Karl Skjonnemand: The self-assembling computer chips of the future
كارل سكونيمون: رقائق الكمبيوتر ذاتية التجميع في المستقبل
Filmed:
Readability: 5.8
1,671,400 views
الترانزستورات التي تشغل الهاتف في جيبك صغيرة بشكل لا يمكن تصوره: يمكنه احتواء أكثر من 3000 منهم على عرض شعرة الإنسان. ولكن لمواكبة الابتكارات في مجالات مثل التعرف على الوجه والواقع المعزز، نحن بحاجة إلى حزمة طاقة الحوسبة حتى في رقائق الكمبيوتر لدينا.. والمساحة لدينا بدأت تنفذ. في هذا الحديث التطلعي، يقدم مطور التكنولوجيا كارل سكونيمون طريقة جديدة جذريًا لإنشاء الرقائق. يقول سكونيمون: "قد يكون هذا فجر حقبة جديدة من التصنيع الجزيئي"
Karl Skjonnemand - Technology developer
As a passionate technology leader, Karl Skjonnemand has a hunger for solutions to advanced technology problems. Full bio
As a passionate technology leader, Karl Skjonnemand has a hunger for solutions to advanced technology problems. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:13
Computers used to be as big as a room.
0
1246
3584
اعتدت أجهزة الكمبيوتر أن تكون
كبيرة بحجم الغرفة
كبيرة بحجم الغرفة
00:16
But now they fit in your pocket,
1
4854
1592
لكنه الآن في جيبك،
00:18
on your wrist
2
6470
1171
على معصمك،
00:19
and can even be implanted
inside of your body.
inside of your body.
3
7665
3319
ويمكن حتى زرعها
داخل جسمك.
داخل جسمك.
00:23
How cool is that?
4
11008
1281
كم ذلك رائع!
00:24
And this has been enabled
by the miniaturization of transistors,
by the miniaturization of transistors,
5
12809
4337
قد تم تمكين هذا
عن طريق تصغير الترانزستورات
عن طريق تصغير الترانزستورات
00:29
which are the tiny switches
in the circuits
in the circuits
6
17170
2492
وهي مفاتيح صغيرة
في الدارات
في الدارات
00:31
at the heart of our computers.
7
19686
1776
في قلب أجهزة الكمبيوتر لدينا.
00:34
And it's been achieved
through decades of development
through decades of development
8
22051
3172
وقد تحقق ذلك،
من خلال عقود من التنمية
من خلال عقود من التنمية
00:37
and breakthroughs
in science and engineering
in science and engineering
9
25247
2798
وتقدمات مفاجئة،
في العلوم والهندسة
في العلوم والهندسة
00:40
and of billions of dollars of investment.
10
28069
2672
ومليارات الدولارات من الاستثمار.
00:43
But it's given us
vast amounts of computing,
vast amounts of computing,
11
31352
2748
لكنه أعطانا
كميات هائلة من الحوسبة،
كميات هائلة من الحوسبة،
00:46
huge amounts of memory
12
34124
1805
كميات هائلة من الذاكرة
00:47
and the digital revolution
that we all experience and enjoy today.
that we all experience and enjoy today.
13
35953
4942
والثورة الرقمية
التي نختبرها ونستمتع بها اليوم.
التي نختبرها ونستمتع بها اليوم.
00:53
But the bad news is,
14
41665
2768
ولكن الخبر السيء،
00:56
we're about to hit a digital roadblock,
15
44457
3132
نحن على وشك الوصول إلى حاجز طرق رقمي،
00:59
as the rate of miniaturization
of transistors is slowing down.
of transistors is slowing down.
16
47613
4350
باعتبار ان معدل تصغير
الترانزستورات يتباطئ.
الترانزستورات يتباطئ.
01:04
And this is happening
at exactly the same time
at exactly the same time
17
52471
2874
وهذا ما يحدث
بالضبط، في نفس الوقت
بالضبط، في نفس الوقت
01:07
as our innovation in software
is continuing relentlessly
is continuing relentlessly
18
55369
3998
الذي يكون فيه إبداعنا في البرمجيات
يستمر بلا هوادة
يستمر بلا هوادة
01:11
with artificial intelligence and big data.
19
59391
3760
مع الذكاء الاصطناعي والبيانات الضخمة.
01:15
And our devices regularly perform
facial recognition or augment our reality
facial recognition or augment our reality
20
63175
5040
وأجهزتنا تعمل بانتظام
على التعرف على الوجه أو تعزيز واقعنا
على التعرف على الوجه أو تعزيز واقعنا
01:20
or even drive cars down
our treacherous, chaotic roads.
our treacherous, chaotic roads.
21
68239
4225
أو حتى قيادة السيارات
في طريقنا الفوضوي الغادر.
في طريقنا الفوضوي الغادر.
01:24
It's amazing.
22
72959
1207
إنه مذهل.
01:26
But if we don't keep up
with the appetite of our software,
with the appetite of our software,
23
74618
4667
لكن إذا لم نستمر
مع شهية برنامجنا،
مع شهية برنامجنا،
01:31
we could reach a point
in the development of our technology
in the development of our technology
24
79309
3787
ربما سنصل إلى نقطة
في تطوير التكنولوجيا لدينا
في تطوير التكنولوجيا لدينا
01:35
where the things that we could do
with software could, in fact, be limited
with software could, in fact, be limited
25
83120
4210
حيث أن الأشياء التي يمكننا القيام بها
في البرمجيات يمكن أن تكون محدودة!
في البرمجيات يمكن أن تكون محدودة!
01:39
by our hardware.
26
87354
1271
من قِبل جهازنا الصلب.
01:41
We've all experienced the frustration
of an old smartphone or tablet
of an old smartphone or tablet
27
89075
4508
لقد عانينا جميعًا من الإحباط
من هاتف ذكي قديم أو جهاز لوحي قديم
من هاتف ذكي قديم أو جهاز لوحي قديم
01:45
grinding slowly to a halt over time
28
93607
3164
يكدح ببطئ مع مرور الزمن،
إلى أن يتوقف عن العمل،
إلى أن يتوقف عن العمل،
01:48
under the ever-increasing weight
of software updates and new features.
of software updates and new features.
29
96795
3975
بسبب الوزن المتزايد باستمرار
من تحديثات البرامج والميزات الجديدة.
من تحديثات البرامج والميزات الجديدة.
01:52
And it worked just fine
when we bought it not so long ago.
when we bought it not so long ago.
30
100794
3383
وقد عملت على ما يرام،
فقط عندما اشتريناها منذ وقت ليس ببعيد.
فقط عندما اشتريناها منذ وقت ليس ببعيد.
01:56
But the hungry software engineers
have eaten up all the hardware capacity
have eaten up all the hardware capacity
31
104201
4510
لكن، مهندسي البرمجيات الجياع
قد أكلوا كامل قدرات الجهاز
قد أكلوا كامل قدرات الجهاز
02:00
over time.
32
108735
1306
مع مرور الزمن.
02:03
The semiconductor industry
is very well aware of this
is very well aware of this
33
111883
3612
صناعة أشباه الموصلات،
تدرك هذا جيداً،
تدرك هذا جيداً،
02:07
and is working on
all sorts of creative solutions,
all sorts of creative solutions,
34
115519
3884
وتعمل على
كل أنواع الحلول الإبداعية،
كل أنواع الحلول الإبداعية،
02:11
such as going beyond transistors
to quantum computing
to quantum computing
35
119427
4311
مثل الذهاب إلى أبعد من الترانزستورات
إلى الحوسبة الكمومية.
إلى الحوسبة الكمومية.
02:15
or even working with transistors
in alternative architectures
in alternative architectures
36
123762
4212
أو حتى العمل مع الترانزستورات
في البنى البديلة
في البنى البديلة
02:19
such as neural networks
37
127998
1603
مثل الشبكات العصبية
02:21
to make more robust
and efficient circuits.
and efficient circuits.
38
129625
3013
لصناعة دارات اكثر قوة و فعالية.
02:25
But these approaches
will take quite some time,
will take quite some time,
39
133270
3339
لكن هذه المقاربات
سوف تستغرق بعض الوقت،
سوف تستغرق بعض الوقت،
02:28
and we're really looking for a much more
immediate solution to this problem.
immediate solution to this problem.
40
136633
4627
ونحن نبحث حقاً عن أكثر من ذلك بكثير
لحل فوري لهذه المشكلة.
لحل فوري لهذه المشكلة.
02:34
The reason why the rate of miniaturization
of transistors is slowing down
of transistors is slowing down
41
142899
4782
السبب في أن معدل التصغير
من الترانزستورات يتباطئ
من الترانزستورات يتباطئ
02:39
is due to the ever-increasing complexity
of the manufacturing process.
of the manufacturing process.
42
147705
4686
بسبب التعقيد المتزايد
في عملية التصنيع.
في عملية التصنيع.
02:45
The transistor used to be
a big, bulky device,
a big, bulky device,
43
153142
3250
الترانزستور كان
جهاز ضخم كبير،
جهاز ضخم كبير،
02:48
until the invent of the integrated circuit
44
156416
3309
حتى اختراع الدائرة المتكاملة
02:51
based on pure crystalline silicon wafers.
45
159749
2691
على أساس رقائق السيليكون النقية البلورية.
02:54
And after 50 years
of continuous development,
of continuous development,
46
162946
2779
وبعد 50 سنة
من التطوير المستمر،
من التطوير المستمر،
02:57
we can now achieve
transistor features dimensions
transistor features dimensions
47
165749
3373
يمكننا الآن تحقيق
ترانزستور بأبعاد
ترانزستور بأبعاد
03:01
down to 10 nanometers.
48
169146
2529
تصل الى 10 نانومتر.
03:04
You can fit more than
a billion transistors
a billion transistors
49
172361
2437
يمكنك احتواء أكثر من
مليار من الترانزستورات
مليار من الترانزستورات
03:06
in a single square millimeter of silicon.
50
174822
2963
في ملليمتر مربع واحد من السيليكون.
03:10
And to put this into perspective:
51
178273
2022
ولوضع هذا في منظور:
03:12
a human hair is 100 microns across.
52
180319
3826
ثخن شعرة الإنسان 100 ميكرون.
03:16
A red blood cell,
which is essentially invisible,
which is essentially invisible,
53
184169
2519
خلية دم حمراء،
وهي غير مرئية في الأساس،
وهي غير مرئية في الأساس،
03:18
is eight microns across,
54
186712
1599
هو ثمانية ميكرون،
03:20
and you can place 12 across
the width of a human hair.
the width of a human hair.
55
188335
3400
ويمكنك وضع 12 عبر
عرض شعر الانسان.
عرض شعر الانسان.
03:24
But a transistor, in comparison,
is much smaller,
is much smaller,
56
192467
3100
لكن الترانزستور، في المقارنة،
أصغر بكثير،
أصغر بكثير،
03:27
at a tiny fraction of a micron across.
57
195591
3848
في جزء صغير جدا من الميكرون.
03:31
You could place more than 260 transistors
58
199463
3546
يمكنك أن تضع أكثر من 260
من الترانزستورات
من الترانزستورات
03:35
across a single red blood cell
59
203033
1978
عبر خلية دم حمراء واحدة
03:37
or more than 3,000 across
the width of a human hair.
the width of a human hair.
60
205035
4464
أو أكثر من 3000 عبر
عرض شعر الانسان.
عرض شعر الانسان.
03:41
It really is incredible nanotechnology
in your pocket right now.
in your pocket right now.
61
209523
4324
انها حقا تكنولوجيا نانو لا تصدق!
وهي في جيبك الآن.
وهي في جيبك الآن.
03:47
And besides the obvious benefit
62
215204
2188
وبالاضافة الى الفائدة الواضحة
03:49
of being able to place more,
smaller transistors on a chip,
smaller transistors on a chip,
63
217416
3834
في القدرة على وضع المزيد من
الترانزستورات الأصغر على رقاقة.
الترانزستورات الأصغر على رقاقة.
03:53
smaller transistors are faster switches,
64
221984
3492
الترانزستورات الأصغر هي مفاتيح أسرع،
03:58
and smaller transistors are also
more efficient switches.
more efficient switches.
65
226166
4401
و الترانزستورات الأصغر هي أيضاً
مفاتيح أكثر كفاءة.
مفاتيح أكثر كفاءة.
04:02
So this combination has given us
66
230591
2477
لذلك أعطانا هذا الجمع
04:05
lower cost, higher performance
and higher efficiency electronics
and higher efficiency electronics
67
233092
4299
الإلكترونيات ذات تكلفة أقل، أداء أعلى
و كفاءة أعلى
و كفاءة أعلى
04:09
that we all enjoy today.
68
237415
2063
التي نستمتع بها جميعنا اليوم.
04:14
To manufacture these integrated circuits,
69
242415
2764
لتصنيع هذه الدوائر المتكاملة،
04:17
the transistors are built up
layer by layer,
layer by layer,
70
245203
3208
تم بناء الترانزستورات
طبقة تلو طبقة
طبقة تلو طبقة
04:20
on a pure crystalline silicon wafer.
71
248435
2353
على رقاقة السيليكون النقية البلورية.
04:23
And in an oversimplified sense,
72
251332
2228
وبمعنى أبسط،
04:25
every tiny feature
of the circuit is projected
of the circuit is projected
73
253584
4281
كل ميزة صغيرة
من الدارة تم اسقاطها
من الدارة تم اسقاطها
04:29
onto the surface of the silicon wafer
74
257889
2332
على سطح رقاقة السيليكون
04:32
and recorded in a light-sensitive material
75
260245
3679
وسجلت في مادة حساسة للضوء
04:35
and then etched through
the light-sensitive material
the light-sensitive material
76
263948
2939
ومن ثم حفر خلال
المواد الحساسة للضوء
المواد الحساسة للضوء
04:38
to leave the pattern
in the underlying layers.
in the underlying layers.
77
266911
3021
لترك النمط
في الطبقات السفلية.
في الطبقات السفلية.
04:42
And this process has been
dramatically improved over the years
dramatically improved over the years
78
270612
4084
و هذه العملية
تتحسن بشكل كبير على مرّ السنين
تتحسن بشكل كبير على مرّ السنين
04:46
to give the electronics
performance we have today.
performance we have today.
79
274720
2773
لإعطاء اداء الالكترونيات
التي نملكها اليوم.
التي نملكها اليوم.
04:50
But as the transistor features
get smaller and smaller,
get smaller and smaller,
80
278279
3442
ولكن مع تصاغر الترانزستورات،
04:53
we're really approaching
the physical limitations
the physical limitations
81
281745
3037
نحن نقترب حقا
من القيود المادية
من القيود المادية
04:56
of this manufacturing technique.
82
284806
1883
لتقنية التصنيع هذه.
05:00
The latest systems
for doing this patterning
for doing this patterning
83
288515
3105
أحدث الأنظمة
للقيام بهذا التنميط
للقيام بهذا التنميط
05:03
have become so complex
84
291644
2303
أصبحت معقدة للغاية
05:05
that they reportedly cost
more than 100 million dollars each.
more than 100 million dollars each.
85
293971
4730
يقال أن تكلفتها
أكثر من 100 مليون دولار لكل منها.
أكثر من 100 مليون دولار لكل منها.
05:10
And semiconductor factories
contain dozens of these machines.
contain dozens of these machines.
86
298725
4287
ومصانع أشباه الموصلات
تحتوي على العشرات من هذه الآلات.
تحتوي على العشرات من هذه الآلات.
05:15
So people are seriously questioning:
Is this approach long-term viable?
Is this approach long-term viable?
87
303036
4426
لذلك الناس يسألون بجدية:
هل هذا النهج طويل الأجل؟
هل هذا النهج طويل الأجل؟
05:20
But we believe we can do
this chip manufacturing
this chip manufacturing
88
308441
3680
لكننا نعتقد أنه يمكننا القيام
بتصنيع هذه الرقاقات
بتصنيع هذه الرقاقات
05:24
in a totally different
and much more cost-effective way
and much more cost-effective way
89
312145
4023
بطريقة مختلفة تماماً
وأكثر فعالية بالكلفة
وأكثر فعالية بالكلفة
05:28
using molecular engineering
and mimicking nature
and mimicking nature
90
316966
3973
باستخدام الهندسة الجزيئية،
وتقليد الطبيعة
وتقليد الطبيعة
05:32
down at the nanoscale dimensions
of our transistors.
of our transistors.
91
320963
3613
نزولا الى أبعاد النانو
من الترانزستورات لدينا.
من الترانزستورات لدينا.
05:37
As I said, the conventional manufacturing
takes every tiny feature of the circuit
takes every tiny feature of the circuit
92
325267
4661
كما قلت، التصنيع التقليدي
يأخذ كل ميزة صغيرة من الدائرة
يأخذ كل ميزة صغيرة من الدائرة
05:41
and projects it onto the silicon.
93
329952
2124
و يسقطها على السيليكون.
05:44
But if you look at the structure
of an integrated circuit,
of an integrated circuit,
94
332818
2744
ولكن إذا نظرت إلى هيكل
الدائرة متكاملة،
الدائرة متكاملة،
05:47
the transistor arrays,
95
335586
1974
مصفوفات الترانزستور،
05:49
many of the features are repeated
millions of times.
millions of times.
96
337584
3629
يتم تكرار العديد من الميزات
ملايين المرات.
ملايين المرات.
05:53
It's a highly periodic structure.
97
341237
2608
انها بنية دورية للغاية.
05:56
So we want to take advantage
of this periodicity
of this periodicity
98
344331
3068
لذلك نحن نريد الاستفادة
من هذا التكرار الدوري
من هذا التكرار الدوري
05:59
in our alternative
manufacturing technique.
manufacturing technique.
99
347423
2697
في تقنيتنا البديلة في التصنيع.
06:02
We want to use self-assembling materials
100
350144
3435
نريد استخدام مواد التجميع الذاتي
06:05
to naturally form the periodic structures
101
353603
2977
لتشكيل الهياكل الدورية بشكل طبيعي
06:08
that we need for our transistors.
102
356604
2383
التي نحتاجها للترانزستورات لدينا.
06:12
We do this with the materials,
103
360052
2142
نحن نفعل هذا مع المواد،
06:14
then the materials do the hard work
of the fine patterning,
of the fine patterning,
104
362218
3437
ثم المواد تفعل العمل الشاق
من الزخرفة الجميلة،
من الزخرفة الجميلة،
06:17
rather than pushing the projection
technology to its limits and beyond.
technology to its limits and beyond.
105
365679
4859
بدلاً من الدخول في إسقاط
التكنولوجيا إلى حدودها و تجاوزها.
التكنولوجيا إلى حدودها و تجاوزها.
06:23
Self-assembly is seen in nature
in many different places,
in many different places,
106
371909
3899
ينظر إلى التجميع الذاتي في الطبيعة
في العديد من الأماكن المختلفة،
في العديد من الأماكن المختلفة،
06:27
from lipid membranes to cell structures,
107
375832
3410
من الأغشية الدهنية إلى هياكل الخلية،
06:31
so we do know it can be a robust solution.
108
379266
3055
لذلك نحن نعرف أنه يمكن أن يكون حلا قويا.
06:34
If it's good enough for nature,
it should be good enough for us.
it should be good enough for us.
109
382345
3561
إذا كانت جيدة بما فيه الكفاية للطبيعة،
يجب أن تكون جيدة بما فيه الكفاية لنا
يجب أن تكون جيدة بما فيه الكفاية لنا
06:38
So we want to take this naturally
occurring, robust self-assembly
occurring, robust self-assembly
110
386549
4800
لذلك نحن نريد أن نأخذ هذا الحدوث الطبيعي
التجميع الذاتي المتين
التجميع الذاتي المتين
06:43
and use it for the manufacturing
of our semiconductor technology.
of our semiconductor technology.
111
391373
3965
واستخدامها لتصنيع تكنولوجيا
أشباه الموصلات.
أشباه الموصلات.
06:48
One type of self-assemble material --
112
396929
2615
نوع واحد من مواد التجميع الذاتي،،
06:52
it's called a block co-polymer --
113
400388
2247
يطلق عليه كتلة البوليمر المشتركة،
06:54
consists of two polymer chains
just a few tens of nanometers in length.
just a few tens of nanometers in length.
114
402659
4783
يتكون من سلسلتين بوليمر
فقط و طوله بضع عشرات من النانومتر.
فقط و طوله بضع عشرات من النانومتر.
06:59
But these chains hate each other.
115
407466
2051
لكن هذه السلاسل تكره بعضها البعض.
07:01
They repel each other,
116
409541
1484
إنهم يصدون بعضهم البعض،
07:03
very much like oil and water
or my teenage son and daughter.
or my teenage son and daughter.
117
411049
3897
يشبه إلى حد كبير النفط والماء
أو ابني وابنتي المراهقين.
أو ابني وابنتي المراهقين.
07:06
(Laughter)
118
414970
1357
(ضحك)
07:08
But we cruelly bond them together,
119
416351
2774
لكننا نربطهم بقسوة معاً،
07:11
creating an inbuilt
frustration in the system,
frustration in the system,
120
419149
2695
يشكل في ثناياه عوامل
الإحباط في النظام،
الإحباط في النظام،
07:13
as they try to separate from each other.
121
421868
2206
كما يحاولون الانفصال عن بعضهم البعض.
07:16
And in the bulk material,
there are billions of these,
there are billions of these,
122
424716
3285
وفي المواد السائبة،
هناك مليارات من هؤلاء،
هناك مليارات من هؤلاء،
07:20
and the similar components
try to stick together,
try to stick together,
123
428025
3301
والمكونات المماثلة
حاولت أن تلتصق ببعضها البعض،
حاولت أن تلتصق ببعضها البعض،
07:23
and the opposing components
try to separate from each other
try to separate from each other
124
431350
2809
والمكونات المعارضة
تحاول الانفصال عن بعضها البعض
تحاول الانفصال عن بعضها البعض
07:26
at the same time.
125
434183
1155
في نفس الوقت.
07:27
And this has a built-in frustration,
a tension in the system.
a tension in the system.
126
435362
3754
وهذا له إحباط داخلي،
توتر في النظام.
توتر في النظام.
07:31
So it moves around, it squirms
until a shape is formed.
until a shape is formed.
127
439140
4309
لذلك يتحرك، يضغط
حتى يتم تشكيل الشكل.
حتى يتم تشكيل الشكل.
07:36
And the natural self-assembled shape
that is formed is nanoscale,
that is formed is nanoscale,
128
444209
4048
والشكل الطبيعي الذاتي التجميع
التي يتم تشكيلها هو مقياس النانو،
التي يتم تشكيلها هو مقياس النانو،
07:40
it's regular, it's periodic,
and it's long range,
and it's long range,
129
448281
3727
انها منتظمة، انها دورية،
وهي بعيدة المدى،
وهي بعيدة المدى،
07:44
which is exactly what we need
for our transistor arrays.
for our transistor arrays.
130
452032
3858
وهو بالضبط ما نحتاجه
لصفائف الترانزستور لدينا.
لصفائف الترانزستور لدينا.
07:49
So we can use molecular engineering
131
457347
2531
لذلك يمكننا استخدام الهندسة الجزيئية
07:51
to design different shapes
of different sizes
of different sizes
132
459902
3064
لتصميم الأشكال المختلفة
من مختلف الأحجام
من مختلف الأحجام
07:54
and of different periodicities.
133
462990
2063
ودورات مختلفة.
07:57
So for example, if we take
a symmetrical molecule,
a symmetrical molecule,
134
465077
2731
لذلك على سبيل المثال، إذا أخذنا
جزيء متماثل
جزيء متماثل
07:59
where the two polymer chains
are similar length,
are similar length,
135
467832
3075
حيث سلاسل البوليمر اثنتين
متشابهة الطول ،
متشابهة الطول ،
08:02
the natural self-assembled
structure that is formed
structure that is formed
136
470931
2671
البنية الطبيعية المجمعة ذاتيا
التي يتم تشكيلها
التي يتم تشكيلها
08:05
is a long, meandering line,
137
473626
2929
هي خط طويل متعرج،
08:08
very much like a fingerprint.
138
476579
1810
يشبه إلى حد كبير البصمة.
08:10
And the width of the fingerprint lines
139
478951
2322
وعرض خطوط بصمات الأصابع
08:13
and the distance between them
140
481297
2010
والمسافة بينهما
08:15
is determined by the lengths
of our polymer chains
of our polymer chains
141
483331
3911
يتحدد بالأطوال
من سلاسل البوليمر لدينا
من سلاسل البوليمر لدينا
08:19
but also the level of built-in
frustration in the system.
frustration in the system.
142
487266
3294
ولكن أيضا بمستوى
الإحباط المبني داخليا في النظام.
الإحباط المبني داخليا في النظام.
08:23
And we can even create
more elaborate structures
more elaborate structures
143
491320
2558
ويمكننا حتى إنشاء
هياكل أكثر تفصيلاً
هياكل أكثر تفصيلاً
08:27
if we use unsymmetrical molecules,
144
495487
2439
إذا استخدمنا جزيئات غير متكافئة،
08:30
where one polymer chain
is significantly shorter than the other.
is significantly shorter than the other.
145
498839
4085
حيث سلسلة البوليمر واحدة
هي أقصر بكثير من الآخرى.
هي أقصر بكثير من الآخرى.
08:35
And the self-assembled structure
that forms in this case
that forms in this case
146
503749
2710
والهيكل الذاتي التجميع
المشكل في هذه الحالة
المشكل في هذه الحالة
08:38
is with the shorter chains
forming a tight ball in the middle,
forming a tight ball in the middle,
147
506483
3800
هو مع سلاسل أقصر
تُشكل كرة ضيقة في الوسط ،
تُشكل كرة ضيقة في الوسط ،
08:42
and it's surrounded by the longer,
opposing polymer chains,
opposing polymer chains,
148
510307
3841
وتحيط به سلاسل البوليمر
أطول و معارضة له،
أطول و معارضة له،
08:46
forming a natural cylinder.
149
514172
2048
تشكيل اسطوانة طبيعية.
08:49
And the size of this cylinder
150
517089
2075
وحجم هذه الاسطوانة
08:51
and the distance between
the cylinders, the periodicity,
the cylinders, the periodicity,
151
519188
3415
والمسافة بين
الاسطوانات، الدورية،
الاسطوانات، الدورية،
08:54
is again determined by how long
we make the polymer chains
we make the polymer chains
152
522627
3594
يتم تحديده مرة أخرى من قبل متى
نصنع سلاسل البوليمر
نصنع سلاسل البوليمر
08:58
and the level of built-in frustration.
153
526245
2738
ومستوى الإحباط المدمج.
09:01
So in other words, we're using
molecular engineering
molecular engineering
154
529896
3878
وبعبارة أخرى، نحن نستخدم
الهندسة الجزيئية
الهندسة الجزيئية
09:05
to self-assemble nanoscale structures
155
533798
2825
للهياكل المجمعة ذاتيا على مستوى النانو
09:08
that can be lines or cylinders
the size and periodicity of our design.
the size and periodicity of our design.
156
536647
4910
التي يمكن أن تكون خطوط أو اسطوانات
بحجم ودورية تصميمنا.
بحجم ودورية تصميمنا.
09:14
We're using chemistry,
chemical engineering,
chemical engineering,
157
542369
3297
نحن نستخدم الكيمياء،
هندسة كيميائية،
هندسة كيميائية،
09:17
to manufacture the nanoscale features
that we need for our transistors.
that we need for our transistors.
158
545690
4789
لتصنيع ميزات النانو
التي نحتاجها للترانزستورات لدينا.
التي نحتاجها للترانزستورات لدينا.
09:25
But the ability
to self-assemble these structures
to self-assemble these structures
159
553611
4049
لكن القدرة
لتجميع هذه الهياكل ذاتيا
لتجميع هذه الهياكل ذاتيا
09:29
only takes us half of the way,
160
557684
2437
يأخذنا فقط نصف الطريق،
09:32
because we still need
to position these structures
to position these structures
161
560145
2809
لأننا لا نزال بحاجة
لوضع هذه الهياكل
لوضع هذه الهياكل
09:34
where we want the transistors
in the integrated circuit.
in the integrated circuit.
162
562978
3550
حيث نريد الترانزستورات
في الدائرة المتكاملة.
في الدائرة المتكاملة.
09:39
But we can do this relatively easily
163
567246
2738
لكن يمكننا القيام بذلك بسهولة نسبية
09:42
using wide guide structures that pin down
the self-assembled structures,
the self-assembled structures,
164
570008
6977
باستخدام هياكل دليل واسعة التي تعلق عليها
الهياكل المجمعة ذاتياً،
الهياكل المجمعة ذاتياً،
09:49
anchoring them in place
165
577009
1921
بحيث يثبتهم في مكان
09:50
and forcing the rest
of the self-assembled structures
of the self-assembled structures
166
578954
2847
وإجبار بقية
الهياكل المجمعة ذاتياً
الهياكل المجمعة ذاتياً
09:53
to lie parallel,
167
581825
1350
أن تتوضع بالتوازي،
09:55
aligned with our guide structure.
168
583199
2400
تتماشى مع دليل هيكلنا.
09:58
For example, if we want to make
a fine, 40-nanometer line,
a fine, 40-nanometer line,
169
586510
4639
مثلاً، إذا كنا نريد أن نصنع
خط 40 نانومتر دقيق،
خط 40 نانومتر دقيق،
10:03
which is very difficult to manufacture
with conventional projection technology,
with conventional projection technology,
170
591173
4138
وهو صعب جدا للتصنيع
مع تقنية الإسقاط التقليدية،
مع تقنية الإسقاط التقليدية،
10:08
we can manufacture
a 120-nanometer guide structure
a 120-nanometer guide structure
171
596274
4785
يمكننا صنع
دليل هيكل 120 نانومتر
دليل هيكل 120 نانومتر
10:13
with normal projection technology,
172
601083
2504
مع تقنية الإسقاط العادية،
10:15
and this structure will align three
of the 40-nanometer lines in between.
of the 40-nanometer lines in between.
173
603611
6591
وهذا الهيكل سوف يوضع ثلاثة
من خطوط 40 نانومتر بينهما.
من خطوط 40 نانومتر بينهما.
10:22
So the materials are doing
the most difficult fine patterning.
the most difficult fine patterning.
174
610226
4769
لذلك المواد تفعل
الزخرفة الدقيقة الأكثر صعوبة.
الزخرفة الدقيقة الأكثر صعوبة.
10:27
And we call this whole approach
"directed self-assembly."
"directed self-assembly."
175
615790
3907
ونحن نسمي هذا النهج كله
"التجميع الذاتي الموجه."
"التجميع الذاتي الموجه."
10:33
The challenge with directed self-assembly
176
621586
2754
التحدي مع التجميع الذاتي الموجه
10:36
is that the whole system
needs to align almost perfectly,
needs to align almost perfectly,
177
624364
4476
هو أن النظام بأكمله
يحتاج إلى للمحاذاة تقريباً بشكل تام،
يحتاج إلى للمحاذاة تقريباً بشكل تام،
10:40
because any tiny defect in the structure
could cause a transistor failure.
could cause a transistor failure.
178
628864
5281
لأن أي عيب صغير في الهيكل
يمكن أن يسبب فشل الترانزستور.
يمكن أن يسبب فشل الترانزستور.
10:46
And because there are billions
of transistors in our circuit,
of transistors in our circuit,
179
634169
2969
ولأن هناك مليارات
من الترانزستورات في دائرتنا،
من الترانزستورات في دائرتنا،
10:49
we need an almost
molecularly perfect system.
molecularly perfect system.
180
637162
3228
نحتاج تقريباً
نظام مثالي جزيئي.
نظام مثالي جزيئي.
10:52
But we're going to extraordinary measures
181
640977
2005
لكننا نذهب إلى تدابير استثنائية
10:55
to achieve this,
182
643006
1167
لتحقيق هذا،
10:56
from the cleanliness of our chemistry
183
644197
2992
من نظافة الكيمياء لدينا
10:59
to the careful processing
of these materials
of these materials
184
647213
2326
لتجهيز دقيق
لهذه المواد
لهذه المواد
11:01
in the semiconductor factory
185
649563
1571
في مصنع أشباه الموصلات
11:03
to remove even the smallest
nanoscopic defects.
nanoscopic defects.
186
651158
4572
لإزالة حتى أصغر
العيوب النانوية.
العيوب النانوية.
11:09
So directed self-assembly
is an exciting new disruptive technology,
is an exciting new disruptive technology,
187
657311
5190
لذلك التجميع الذاتي الموجه
هي تقنية مبتكرة جديدة مثيرة ،
هي تقنية مبتكرة جديدة مثيرة ،
11:14
but it is still in the development stage.
188
662525
2569
لكنها لا تزال في مرحلة التطوير.
11:17
But we're growing in confidence
that we could, in fact, introduce it
that we could, in fact, introduce it
189
665680
3861
لكننا ننمو في الثقة
يمكننا، في الواقع، تقديمه
يمكننا، في الواقع، تقديمه
11:21
to the semiconductor industry
190
669565
1687
لصناعة أشباه الموصلات
11:23
as a revolutionary new
manufacturing process
manufacturing process
191
671276
2957
كعملية تصنيع جديدة ثورية
11:26
in just the next few years.
192
674257
2067
في السنوات القليلة المقبلة فقط.
11:29
And if we can do this,
if we're successful,
if we're successful,
193
677014
3034
وإذا استطعنا القيام بذلك،
إذا نجحنا،
إذا نجحنا،
11:32
we'll be able to continue
194
680072
1531
سنكون قادرين على المتابعة
11:33
with the cost-effective
miniaturization of transistors,
miniaturization of transistors,
195
681627
3258
مع تصغير فعال من حيث الكلفة
للترانزستورات
للترانزستورات
11:36
continue with the spectacular
expansion of computing
expansion of computing
196
684909
3753
تواصل مع توسع مذهل في الحوسبة
11:40
and the digital revolution.
197
688686
1882
والثورة الرقمية.
11:42
And what's more, this could even
be the dawn of a new era
be the dawn of a new era
198
690592
3545
وما هو أكثر من ذلك، هذا يمكن حتى
يكون فجر عهد جديد
يكون فجر عهد جديد
11:46
of molecular manufacturing.
199
694161
2231
التصنيع الجزيئي.
11:48
How cool is that?
200
696416
1531
كم هذا رائع!
11:50
Thank you.
201
698519
1158
شكرا لكم
11:51
(Applause)
202
699701
4209
(تصفيق)
ABOUT THE SPEAKER
Karl Skjonnemand - Technology developerAs a passionate technology leader, Karl Skjonnemand has a hunger for solutions to advanced technology problems.
Why you should listen
Karl Skjonnemand has launched several new products and built new business in different industries with novel materials. He currently leads a diverse group of R&D teams working on innovative materials for semiconductor applications.
Skjonnemand grew up overseas then returned home to the UK where he studied physics followed by a PhD in molecular electronics. Since 1999, he's worked in industrial research and development in Taiwan, Japan, USA and the UK. He's a strong believer that thought diversity within R&D creates a powerhouse for innovation.
Karl Skjonnemand | Speaker | TED.com