رئيس مجلسى الإدارة والتحرير
محمد الباز
رئيس مجلسى الإدارة والتحرير
محمد الباز

طريقة جديدة لتحسين كفاءة الدوائر الإلكترونية

جريدة الدستور

نجح متخصصون بالجامعة الوطنية للأبحاث النووية "ميفى"، مع زملاء من معهد البحوث العلمى التابع لأكاديمية العلوم الروسية فى إنشاء عناصر خاصة بتصميم الرقائق الإلكترونية، التى تعمل بموثوقية عالية وفعالة أثناء الاستخدام على متن المركبات الفضائية.

إن الدوائر الإلكترونية المستخدمة فى التقنيات العادية، مثل السيارات أو أجهزة الحاسوب، ليست مناسبة للاستخدام في المركبات الفضائية بسبب الموثوقية المحدودة في ظل ظروف الإشعاع الكونى. إذ إن الأيونات عالية الطاقة التي تدخل إلى الأجهزة من الفضاء الخارجي، تسبب أعطالًا لهذه الأجهزة، وبالتالى وقوع الحوادث، ولهذا فإن تصميم الدوائر الإلكترونية المتكاملة لأغراض خاصة للمركبات الفضائية يتطلب أساليب محددة لرفع مستوى الكفاءة والموثوقية.

وقال الدكتور مكسيم غوربونوف، الأستاذ بجامعة ميفى: إن خصوصية الدوائر الإلكترونية المتزامنة تكمن في أن بنيتها تزداد تعقيدًا باستمرار مثلها مثل عدد العناصر الموجودة على رقائق الكريستال. إذ إن لوائح هذه الرقائق، المنفصلة عن بعضها البعض مسافات كبيرة، ينبغي أن تكون متزامنة من حيث التردد (عدد عمليات المعالج فى الثانية الواحدة)، بعبارة أخرى إذا كانت الإشارة من مولد التردد لا تصل فى فترات معينة من الزمن، فإن الرقاقة تتوقف عن العمل".

وحسب قول الباحث، فإن الحديث يدور عن مشكلة هندسية معقدة إلى حد ما، يرافقها تدهور في خصائص الدائرة الإلكترونية. ولهذا فإن الدوائر الإلكترونية غير المتزامنة التى خلافًا للدوائر المتزامنة، تعتبر اليوم واعدة لأنها لا تتطلب تزامنًا من حيث التردد.

ويوضح الدكتور غوربونوف هذا الشأن قائلًا: "تحدث عملية التبديل تفريغ في الأجهزة غير المتزامنة على التوازي ومن دون تأخير: هذا يجعلها أكثر إنتاجية وكفاءة من الأجهزة المتزامنة المماثلة، حيث إن المعلومات تصل إلى وحدة المعالجة بالسرعة التي يتيح لها مسار البيانات داخل المعالج، وتتم معالجتها عندما تكون وحدات الدائرات الإلكترونية ذات الصلة مستعدة لذلك".

وأشار إلى أن القدرات التكنولوجية للدوائر الإلكترونية المتزامنة وصلت إلى حدها الأعظم، إذ أصبحت التصاميم المعترف بها حاليًا ذات أحجام أقل من عشرة نانو متر (الحد الأدنى من حجم عنصر الدائرة الإلكترونية)، وعلى ضوء المعدلات نفسها، فإن الدارات الإلكترونية غير المتزامنة يمكن أن تعمل بشكل أسرع من المتزامنة، لأنها لا تحتاج إلى تزامن في أجزاء مختلفة من الكريستال".

ولهذا السبب قرر علماء روس تقديم عناصر جديدة من أجل الحصول على دوائر إلكترونية غير متزامنة موثوقة وسريعة، علمًا بأن المقال العلمى الخاص بهذا البحث المنشور فى المجلة العلمية "Acta Astronautica" مكرس لعنصر مولر C الذي يتمتع بموثوقية عالية - والحديث يدور عن البوابات المنطقية الأساسية المستخدمة في تصميم الدوائر غير المتزامنة.

إن عنصر C عبارة عن جهاز منطقى يحتوى على عنصر ذاكرة. في واقع الأمر الحديث يدور عن لبنة تحتوي على مدخلين، وفي حال التطابق يتم نقل إشارة إلى العناصر الأخرى (وفي حال عدم التطابق، فإن العنصر يحافظ على القيمة السابقة).

ويحدثنا الباحث إيغور دانيلوف، رئيس قسم الطوبولوجيا للمواد المقاومة للإشعاع قائلًا: "لدى استخدام طريقة DICE (Dual Interlocked Cell) المعروفة جيدًا في المنطق المتزامن، على ثلاثة أنواع من الدارات التقنية لعنصر C، فقد حصلنا ثلاث دارات جديدة DICE لعنصر C تتمتع بموثوقية عالية جدًا".

وحسب الباحثين، فإن الدارات التي تم تصميمها يمكن استخدامها لدى تصميم الدوائر الإلكترونية غير المتزامنة، والتي تتمتع بموثوقية عالية والمكرسة للاستخدام في مجال تكنولوجيا الفضاء المتطورة.