Artikel ini telah ditinjau sesuai dengan proses dan kebijakan editorial Science X. Para editor telah menekankan atribut berikut sambil memastikan kredibilitas konten:
fakta diverifikasi
publikasi yang ditinjau oleh rekan sejawat
sumber terpercaya
membenarkan
OKE! Kredit: Domain Publik Unsplash/CC0
× tutup
Kredit: Domain Publik Unsplash/CC0
Terbuat dari elemen yang sama seperti pasir dan dilapisi dengan pola yang rumit, microchip memberi daya pada ponsel cerdas, menambah perangkat, dan membantu menjalankan mobil dan pesawat.
Kini, para ilmuwan di Laboratorium Fisika Plasma Princeton (PPPL) Departemen Energi AS (DOE) sedang mengembangkan kode simulasi komputer yang melampaui teknik simulasi saat ini untuk membantu menghasilkan microchip menggunakan plasma, suatu materi bermuatan listrik yang juga digunakan dalam penelitian fusi. .
Kode-kode ini dapat membantu meningkatkan efisiensi proses manufaktur dan berpotensi merangsang kebangkitan industri chip di Amerika Serikat.
“Karena perangkat microchip sangat penting bagi kehidupan kita sehari-hari, cara dan tempat pembuatannya merupakan masalah keamanan nasional,” kata Igor Kaganovich, fisikawan peneliti utama yang memimpin kelompok pemodelan suhu rendah di PPPL.
“Alat simulasi yang kuat dan andal yang dapat secara akurat memprediksi perilaku plasma dan memperpendek siklus produksi dan desain chip silikon dapat membantu AS mendapatkan kembali kepemimpinan di bidang ini dan mempertahankannya selama beberapa dekade.”
Meningkatkan kecepatan
Salah satu upaya penelitian PPPL melibatkan pengurangan waktu yang dibutuhkan komputer untuk mensimulasikan reaktor plasma microchip. Inovasi ini akan membantu industri swasta menggunakan simulasi yang lebih kompleks dan akurat secara luas serta membantu mereka mengurangi biaya microchip.
“Perusahaan ingin menggunakan simulasi untuk meningkatkan proses mereka, namun biasanya biaya komputasinya mahal,” kata Andrew Tasman Powis, salah satu penulis makalah yang melaporkan hasil Fisika Plasmas dan rekan peneliti komputasi di PPPL. “Kami melakukan apa yang kami bisa untuk melawan tren ini.”
Fisikawan biasanya menginginkan simulasi untuk mereproduksi plasma seakurat mungkin, menghasilkan gambar virtual yang mengungkap seluk-beluk perilaku plasma dengan sangat detail. Proses ini memerlukan algoritma, program berbasis aturan yang mensimulasikan plasma dalam langkah waktu yang sangat singkat dan dalam volume ruang yang kecil.
Masalahnya adalah simulasi mendetail seperti itu memerlukan komputer canggih yang dapat dijalankan selama berhari-hari atau berminggu-minggu. Jangka waktu ini terlalu lama dan terlalu mahal bagi perusahaan yang ingin menggunakan simulasi untuk meningkatkan proses pembuatan microchip mereka.
Para peneliti menyelidiki sejarah fisika plasma untuk menemukan algoritma yang sudah dikembangkan yang dapat mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk mensimulasikan plasma microchip. Para peneliti menemukan algoritma yang cocok sejak tahun 1980-an; ketika diuji, algoritme tersebut menunjukkan kemampuan untuk memodelkan sistem plasma mikrochip dalam waktu yang jauh lebih singkat dan hanya dengan sedikit pengurangan akurasi.
Pada dasarnya, para peneliti menemukan bahwa mereka bisa mendapatkan simulasi yang baik bahkan ketika mereka memodelkan partikel plasma di ruang yang lebih besar dan menggunakan peningkatan waktu yang lebih lama.
“Perkembangan ini penting karena dapat menghemat waktu dan uang bagi perusahaan,” kata Haomin Sun, peneliti utama studi tersebut dan mantan mahasiswa pascasarjana di program fisika plasma Universitas Princeton yang berbasis di PPPL.
Informasi lebih lanjut:
Sierra Jubin dkk, Termalisasi numerik dalam simulasi PIC 2D: Perkiraan praktis untuk simulasi plasma suhu rendah, Fisika Plasma (2024). DOI: 10.1063/5.0180421
AT Powis dkk., Akurasi metode partikel-dalam-sel yang menghemat energi secara eksplisit untuk simulasi pelepasan plasma berpasangan kapasitif yang belum terselesaikan, Physics of Plasmas (2024). DOI: 10.1063/5.0174168
Haomin Sun dkk, Metode konservasi energi partikel dalam sel implisit dan eksplisit langsung untuk memodelkan perangkat plasma yang digabungkan secara kapasitif, Physics of Plasmas (2023). DOI: 10.1063/5.0160853
Informasi dari buku harian:
Fisika plasma
+ There are no comments
Add yours