الابتكار في مجال الإلكترونيات الدقيقة: التركيز على التقنيات الصديقة للبيئة!

الابتكار في مجال الإلكترونيات الدقيقة: التركيز على التقنيات الصديقة للبيئة!

تتميز التطورات الحالية في مجال الإلكترونيات الدقيقة بأساليب مبتكرة تدمج كلاً من التقدم التقني وعمليات التصنيع الأكثر صداقة للبيئة. ومن الأمثلة على هذا الدور الرائد المبادرة البحثية في جامعة إلميناو التقنية، والتي يقودها الدكتور أولريكه بروكمان والدكتور كريستوف ويجل. الهدف من هذه المبادرة هو الحد من المواد الكيميائية الضارة بالبيئة في الإلكترونيات الدقيقة، وخاصة تقنيات العمليات المحتوية على الفلور والمضرة بالمناخ. وهذا يفتح آفاقًا جديدة لتطوير عمليات الحفر الأيوني التفاعلي، والتي تعتبر ضرورية لإنتاج الرقائق الدقيقة ( uni-heute.de ).

يركز هذا العمل البحثي على المعالجة الفعالة للانبعاثات الضارة واستخدام مواد بديلة، مثل الزجاج، والتي لم يتم استخدامها إلا قليلاً في الإلكترونيات الدقيقة. وينصب التركيز على المعالجة الدقيقة لزجاج السيليكات والسيراميك الزجاجي، والذي يهدف إلى تجنب غازات المعالجة الضارة. ولا تقتصر هذه الجهود على سياق الإلكترونيات الدقيقة فحسب، بل لها أيضًا آثار بعيدة المدى على استدامة التقنيات الرقمية بشكل عام. يمكن للابتكارات الرقمية أن توفر ما يصل إلى 34% من انبعاثات الغازات الدفيئة بحلول عام 2030 ( elektronikforschung.de ).

التحديات في إنتاج الرقائق

يواجه الباحثون والمهندسون تحديات كبيرة في عملية إنتاج الرقائق الدقيقة. هناك خطوة محفوفة بالمخاطر بشكل خاص وهي النقش من خلال الرقاقة؛ يجب قطع الهياكل حتى تعمل أجهزة الاستشعار بشكل صحيح. وهذا يتطلب أن تكون الهياكل قادرة على التأرجح، الأمر الذي يمثل صعوبات فنية. غالبًا ما يتم استكمال استخدام أساليب النقش العدوانية مثل عملية النقش SF6 من Bosch بالتقنية اللطيفة لعملية النقش XeF2. يتمتع الأخير بميزة القدرة على معالجة الهياكل الحساسة دون الحاجة إلى مدخلات طاقة كبيرة ( tu-ilmenau.de ).

أدت الاختبارات الأولية في مركز التقنيات الدقيقة والنانوية إلى نقل العملية إلى هان شيكارد في الغابة السوداء. تمت الخطوة الأخيرة في استكمال الرقاقة الدقيقة في اسكتلندا لدى الشركة المصنعة للنظام memsstar. وفي نهاية المطاف، استفاد العميل Endress+Hauser من مشروع تطوير جديد تم تصنيفه على أنه مشروع عالي المخاطر. استغرق اختبار أجهزة الاستشعار المطورة حديثًا حوالي ثلاث سنوات، وكانت فرص النجاح تعتمد على بضع ثوانٍ. تلبي هذه المستشعرات المتطلبات المحددة للعميل، وبالتالي تمثل تطورًا فريدًا، حيث لا توجد مقاييس مغناطيسية مماثلة.

الاستدامة في مجال الالكترونيات الدقيقة

لم يتم الاعتراف بالحاجة الملحة للحلول المستدامة في مجال الإلكترونيات الدقيقة من قبل الباحثين في إلميناو فحسب، بل أيضًا من منظور أوسع. وكانت تكنولوجيا المعلومات والاتصالات مسؤولة عن 3.7% من انبعاثات الغازات الدفيئة العالمية في عام 2019. وفي الوقت نفسه، أظهرت دراسة أن استهلاك الطاقة في هذا القطاع زاد بنسبة 9% سنويا بين عامي 2015 و2020. وبالتالي فإن الأساليب المبتكرة لتحسين تكنولوجيا الاتصالات وإلكترونيات الطاقة تعد حاسمة من أجل تقليل متطلبات الطاقة وضمان استدامة الأنظمة ( elektronikforschung.de ).

تعمل مبادرات مثل مركز الكفاءة GreenICT@FMD في ألمانيا على تعزيز نقل نتائج الأبحاث إلى أنظمة تكنولوجيا المعلومات والاتصالات الصديقة للبيئة. وفي هذا السياق، يتم التأكيد أيضًا على تطوير أساليب معالجة البيانات الموفرة للموارد باعتبارها أمرًا أساسيًا لمستقبل تكنولوجيا المعلومات والاتصالات. وأخيرا، يتم تحديد العلاقة بين البحث والأعمال التجارية باعتبارها المفتاح للحلول المبتكرة والمستدامة.

كل هذا يؤكد على الدور المهم الذي تلعبه دول مثل ألمانيا والمبادرات في أوروبا في سياق السيادة التكنولوجية ضمن تكنولوجيا المعلومات والاتصالات الخضراء. ويبقى أن نرى ما هي الحلول التي ستنتجها الأبحاث المتقدمة في TU Ilmenau في مجال الإلكترونيات الدقيقة على المدى الطويل. ومع ذلك، فمن الواضح بالفعل أن التركيز على الاستدامة ليس مفيدًا للبيئة فحسب، بل لديه أيضًا القدرة على تحويل الصناعة ككل.