چینی سائنسدانوں نے دنیا کا پہلا کاربن پر مبنی اے آئی چپ تیار کر لیا

Carbon-based microchip, ternary logic system, carbon nanotubes (CNTs), semiconductor technology, AI computing, source-gated transistors (SGTs), neural network, energy-efficient computing, high-performance computing, machine learning, artificial intelligence, Internet of Things (IoT), silicon alternative, next-generation semiconductors, Peking University, Beijing University of Posts and Telecommunications, Chinese semiconductor research, CNT transistors, low-power storage devices, supercomputers, data centers.

چینی سائنسدانوں نے ایک انقلابی پیش رفت کرتے ہوئے دنیا کا پہلا کاربن پر مبنی مائیکرو چپ تیار کر لیا ہے، جو مصنوعی ذہانت (AI) کے کاموں کو انجام دینے کی صلاحیت رکھتا ہے اور ایک جدید ترین تین سطحی لاجک سسٹم (ٹرنری لاجک) استعمال کرتا ہے۔

یہ اختراع، جو پیکنگ یونیورسٹی اور بیجنگ یونیورسٹی آف پوسٹس اینڈ ٹیلی کمیونیکیشنز کے محققین کی قیادت میں کی گئی ہے، سیمی کنڈکٹر ٹیکنالوجی میں ایک نمایاں قدم ہے اور روایتی سلیکان چپس کی حدود کو پیچھے چھوڑنے کی صلاحیت رکھتی ہے۔

نئی تیار کردہ چپ کاربن نینو ٹیوبز (CNTs) پر مشتمل ہے، جو شاندار میکینکل اور الیکٹریکل خصوصیات رکھتی ہیں۔

کاربن نینو ٹیوبز، گریفین شیٹس سے بنی ہوئی انتہائی باریک اور چھوٹی سلنڈریکل نلکیاں ہوتی ہیں، جو عام طور پر لیتھیئم آئن بیٹریوں میں بطور کنڈکٹو ایڈیٹیو استعمال ہوتی رہی ہیں۔

تاہم، اپنی بہترین برقی ترسیل، غیر معمولی استحکام، اور الٹرا پتلی ساخت کی بدولت، CNTs کو اب اگلی نسل کی سیمی کنڈکٹر ٹیکنالوجی کے لیے ایک امید افزا مواد سمجھا جا رہا ہے۔

یہ کامیابی روایتی سلیکان چپس سے مختلف ہے کیونکہ یہ بائنری سسٹم (جو صرف صفر اور ایک پر مشتمل ہوتا ہے) کے بجائے ٹرنری لاجک استعمال کرتی ہے۔

یہ نئی چپ نہ صرف صفر اور ایک پر بلکہ ایک اضافی درمیانی حالت پر بھی ڈیٹا پروسیس کرتی ہے، جو زیادہ تیز رفتار کمپیوٹیشن

اور کم توانائی کے استعمال کو ممکن بناتی ہے۔

ٹرنری لاجک سسٹم ایک ہی فزیکل اسپیس میں ڈیٹا کی ترسیل کی کارکردگی کو بہتر بناتا ہے، جس سے زیادہ تیز اور توانائی کی بچت کرنے والی کمپیوٹنگ ممکن ہوتی ہے۔

محققین کی ٹیم نے ایک جدید کاربن نینو ٹیوب ٹرانزسٹر تیار کیا، جو “سورس گیٹیڈ ٹرانزسٹرز” (SGTs) کے اصول پر مبنی ہے۔

گیٹ وولٹیج کو ایڈجسٹ کر کے، CNT ٹرانزسٹر تین مختلف کرنٹ اسٹیٹس کے درمیان تبدیل ہو سکتا ہے، جو ٹرنری لاجک سرکٹس کی بنیاد فراہم کرتا ہے۔

یہ نیا ڈیزائن موجودہ چپ ٹیکنالوجیز کی حدود، خاص طور پر بجلی کے استعمال اور پروسیسنگ اسپیڈ سے متعلق مسائل، کو دور کرنے کا وعدہ کرتا ہے۔

اپنی نئی چپ کی صلاحیتوں کو جانچنے کے لیے، محققین نے ایک نیورل نیٹ ورک تیار کیا جو انسانی دماغ میں نیوران کے باہمی تعلق کی نقل کرتا ہے، تاکہ سیکھنے اور استدلال کی صلاحیت کو جانچا جا سکے۔

وسیع تجربات کے بعد یہ سامنے آیا کہ CNT پر مبنی نیورل نیٹ ورک نے ہاتھ سے لکھے گئے ہندسوں کی درست شناخت میں 100 فیصد کامیابی حاصل کی، جو مصنوعی ذہانت (AI) ایپلی کیشنز، بشمول امیج ریکگنیشن اور مشین لرننگ کے کاموں کے لیے اس کی زبردست صلاحیت کو ظاہر کرتا ہے۔

اس تحقیق کے ایک نمایاں محقق، پروفیسر پنگ لیان ماؤ، جو چائنیز اکیڈمی آف سائنسز کے رکن بھی ہیں، دو دہائیوں سے کاربن پر مبنی چپ ٹیکنالوجی پر تحقیق کر رہے ہیں۔

ان کی ٹیم نے اعلیٰ کارکردگی والے CNTs کی تیاری اور نینو ٹیوب آرے پر درست کنٹرول حاصل کرنے میں نمایاں کامیابی حاصل کی ہے۔

2020 میں، انہوں نے ایک آٹھ انچ کا CNT ویفر تیار کیا، جس نے مربوط سرکٹس کی کارکردگی میں اسی نوعیت کے سلیکان پر مبنی ڈیوائسز کو پیچھے چھوڑ دیا۔

یہ کامیابی چین کو کاربن پر مبنی سیمی کنڈکٹر ٹیکنالوجی کی عالمی تحقیق میں سب سے آگے لے آئی۔

یہ نئی چپ نہ صرف انتہائی موثر ہے بلکہ اس میں زبردست استحکام اور مداخلت (انٹرفیئرنس) کے خلاف مضبوط مزاحمت بھی ہے، جو اسے اعلیٰ کارکردگی والی کمپیوٹنگ، مشین لرننگ، AI، اور کم توانائی والے اسٹوریج ڈیوائسز کے لیے مثالی بناتی ہے۔

یہ انٹرنیٹ آف تھنگز (IoT) ڈیوائسز میں بھی کارآمد ثابت ہو سکتی ہے، جہاں توانائی کی بچت ایک اہم عنصر ہوتا ہے۔

اگرچہ کاربن نینو ٹیوب چپس کے بے شمار فوائد ہیں، لیکن یہ اب بھی روایتی سلیکان چپس سے انٹیگریشن ڈینسٹی کے لحاظ سے پیچھے ہیں۔

مثال کے طور پر، Nvidia کے RTX 5090 GPU، جس کا اعلان جنوری 2025 میں کیا گیا، میں حیران کن 92 ارب ٹرانزسٹرز شامل ہیں، جو CNT ٹیکنالوجی کی موجودہ صلاحیتوں سے کہیں زیادہ ہیں۔

تاہم، کاربن پر مبنی چپس کی ترقی کو سیمی کنڈکٹر ٹیکنالوجی میں اگلا بڑا قدم سمجھا جا رہا ہے، اور اس دوڑ میں چین فی الحال سب سے آگے ہے۔

پنگ لیان ماؤ نے کاربن نینو ٹیوب چپس کے مستقبل کے بارے میں اپنا اعتماد ظاہر کرتے ہوئے کہا کہ ان کا حتمی ہدف اگلے 10 سے 15 سالوں میں انہیں مرکزی دھارے میں شامل کرنا ہے۔

اگر یہ کامیاب ہو جاتا ہے، تو یہ ٹیکنالوجی سلیکان پر مبنی چپس کی جگہ لے سکتی ہے، جس کے نتیجے میں سپر کمپیوٹرز، ڈیٹا سینٹرز، اسمارٹ فونز، اور دیگر برقی آلات میں اس کا استعمال عام ہو جائے گا۔

یہ تبدیلی سیمی کنڈکٹر انڈسٹری میں ایک بڑا انقلاب ثابت ہو سکتی ہے، جو زیادہ کارکردگی والی اور کم توانائی خرچ کرنے والی کمپیوٹنگ کے ایک نئے دور کا آغاز کرے گی۔

Sources:

https://tribune.com.pk/story/2533072/chinese-scientists-develop-worlds-first-carbon-based-ai-chip