टाेकिया – सेमीकन्डक्टरहरू आजको लगभग सबै आधुनिक इलेक्ट्रोनिक उपकरणहरूको आधार हुन्, जसमा मोबाइल फोन, कम्प्युटर, चिकित्सा उपकरणहरू, अटोमोबाइल र औद्योगिक मेसिनरी समावेश छन्। यसको महत्त्वलाई सही रूपमा बुझ्नका लागि यसको आधारभूत सिद्धान्तहरू, इलेक्ट्रोनिक प्रणालीहरूमा यसको काम गर्ने तरिका र भविष्यका प्रविधि विकासका लागि यसको आवश्यकता बुझ्न महत्त्वपूर्ण हुन्छ ।
सेमीकन्डक्टरहरू ति सामग्रीहरू हुन् जसको विद्युत चालकता धातु (जस्तै ताम्र) र इन्सुलेटर (जस्तै रबर) बीचको हुन्छ । यसकाे विशेष गुणले विद्युत प्रवाह रोक्न वा अनुमति दिन सक्षम बनाउँछ, जुन बाह्य तत्वहरू जस्तै तापमान, भोल्टेज वा प्रकाशको प्रभावमा निर्भर रहन्छ ।
सिलिकन सबैभन्दा प्रचलित सेमीकन्डक्टर सामग्री हो र यो माइक्रोचिपदेखि साैर्य सेलसम्मका धेरै उपकरणहरूको निर्माणमा प्रयोग हुन्छ । यद्यपि, ग्यालियम आर्सेनाइड र जर्मेनियम जस्ता अन्य सामग्रीहरू पनि उच्च गति वा उच्च दक्षताका उपकरणहरूमा प्रयोग हुन्छ ।
सेमीकन्डक्टरहरूको नाम यसको विद्युत प्रवाहलाई आंशिक रूपमा सञ्चालन गर्न सक्ने विशेषताबाट आएको हो । सजिलैसंग विद्युत प्रवाहहुने धातुहरूमा भन्दा सेमीकन्डक्टरहरूको विद्युत प्रवाह बढी नियन्त्रण योग्य हुन्छ। यो तिनीहरूको आणविक संरचना र बाह्य उत्तेजनाहरूको प्रतिक्रियामा इलेक्ट्रोनहरूले व्यवहार गर्ने तरिकाको कारण हो ।
शुद्ध सिलिकनलाई यसको प्राकृतिक अवस्थामा प्रयोग गर्दा यसले राम्रोसँग विद्युत प्रवाह गर्न सक्दैन । तर, यदि सिलिकनमा नियन्त्रण गरेर मिसाओट गरिन्छ यस प्रक्रियालाई “डोपिङ” भनिन्छ यसलाई बढी वा कम प्रवाह गर्न सक्ने बनाउन सकिन्छ । डोपिङका दुई प्रमुख प्रकारहरू छन्: n-प्रकार (नेगेटिभ) र p-प्रकार (पोजिटिभ) जसको आधारमा डोपिङले अतिरिक्त इलेक्ट्रोनहरू थप्छ (n-प्रकार) वा “प्वालहरू” सिर्जना गर्छ जहाँ इलेक्ट्रोनहरू चल्न सक्छन् (p-प्रकार)। यो नै ट्रान्जिस्टरहरूको आधारभूत सिद्धान्त हो, जुन सबै आधुनिक इलेक्ट्रोनिक उपकरण निर्माणकाे आधारभूत चरण हो ।
सेमीकन्डक्टरहरूको सबैभन्दा सामान्य प्रयोग ट्रान्जिस्टरहरूमा हुन्छ जुन इलेक्ट्रोनिक स्विचको रूपमा कार्य गरेर विद्युत सिग्नलहरूलाई अन/अफ गर्न सक्षम हुन्छ। यी ट्रान्जिस्टरहरू माइक्रोचिपहरूमा समाहित गरिन्छ र यी चिपहरू हाम्रो स्मार्टफोनदेखि सुपरकम्प्युटरसम्मका उपकरणहरूलाई शक्ति प्रदान गर्छ । प्रत्येक ट्रान्जिस्टरले विद्युत प्रवाहको नियन्त्रण गर्दछ र एउटा माइक्रोचिपमा लाखौं कहिलेकाहीं अर्बौं ट्रान्जिस्टरहरू जडान गरिएकाे हुन्छन् ।
यसले सेमीकन्डक्टरहरूको अर्को महत्त्वपूर्ण पक्षमा हाम्रो ध्यान जान्छ: एकीकृत सर्किट (ICs)। ICs ले ट्रान्जिस्टर, रेसिस्टर्स, क्यापासिटर्स र डायोडहरू जस्ता धेरै इलेक्ट्रोनिक कम्पोनेन्टहरूलाई सेमीकन्डक्टरको एउटै टुक्रामा जडान गर्छ । यसले उपकरणहरूलाई अझ संकुचित, दक्ष र शक्तिशाली बनाउन मद्दत गर्छ ।
उदाहरणको रूपमा तपाईंको स्मार्टफोन वा कम्प्युटरको प्रोसेसरमा अर्बौं साना ट्रान्जिस्टरहरू सिलिकन चिपकाे रूपमा रहेका छन् । यी चिपहरूले यस्ता उपकरणहरूको कार्यका लागि आवश्यक सबै क्यालकुलेसन र प्राेसेसहरू पूरा गर्छ जस्तै एप्लिकशन चलाउन र इन्टरनेटमा कनेक्सन गर्न सम्म ।
वैश्विक सेमीकन्डक्टर उद्योग आधुनिक अर्थतन्त्रको सबैभन्दा मूल्यवान र रणनीतिक महत्त्व राख्ने क्षेत्रहरूमध्ये एक हो। प्रमुख सेमीकन्डक्टर निर्माताहरू जस्तै ताइवान सेमीकन्डक्टर म्यान्युफ्याक्चरिङ कम्पनी (TSMC), इन्टेल, स्यामसङ, र क्वालकॉमले बजारलाई नेतृत्व गर्दै विश्वभरिका अति धेरै इलेक्ट्रोनिक उपकरण र प्रणालीहरूलाई चिप्स आपूर्ति गर्दछन्।
हालका वर्षहरूमा सेमीकन्डक्टर भू-राजनीतिक चर्चाका विषय पनि बनेकाे छन् । COVID-19 महामारीले वैश्विक सेमीकन्डक्टर आपूर्ति श्रृंखलाको संवेदनशीलता उजागर गर्यो, जसले उद्योगहरूलाई महत्वपूर्ण चिप्स प्राप्त गर्नका लागि थप प्रेरित गर्यो । यसले अमेरिकी CHIPS ऐन जस्ता सरकारी हस्तक्षेपहरूलाई जन्म दियो जसका मुख्य उद्देश्य घरेलु सेमीकन्डक्टर उत्पादनलाई पुनः सक्रिय गर्ने र विदेशी स्रोतमा निर्भरता घटाउनु हाे ।
जसरी प्रविधि निरन्तर विकसित हुँदैछ, सेमीकन्डक्टरहरूको माग साना, छिटो र अधिक दक्ष बानाउनतर्फ तीव्र रूपमा बढ्दै गइरहेको छ । सेमीकन्डक्टर निर्माणमा प्रमुख चुनौती भनेको ट्रान्जिस्टरको आकार घटाएर प्रोसेसिङ पावरलाई बढाउनु हो, जसकाे मुख्य उद्देश्य उर्जाको खपत कम गर्नु हाे ।
वर्तमानमा व्यवसायिक प्रोसेसरहरूको सबैभन्दा सानो ट्रान्जिस्टरहरू ३.५ नानोमिटरको आकारमा छन् । यद्यपि यो एक अद्भुत उपलब्धि हो । हामी अब सिलिकन आधारित प्रविधिको भौतिक सीमाहरूमा पुगेका छौं । शोधकर्ताहरू नयाँ सामग्री र विधिहरूको खोजी गर्दै छन् जस्तै क्वान्टम कम्प्युटिङ, फोटोनिक्स र कार्बन न्यानोट्यूबहरूको प्रयोग जसले यी सीमाहरूलाई पार गर्न मद्दत पुर्याउन सक्छ।
त्यसै गरी जब संसार आर्टिफिसियल इन्टेलिजेन्स (AI) र मेशिन लर्निङको दिशामा अघि बढ्दैछ, विशेष सेमीकन्डक्टरहरूको पनि विकास भइरहेको छ, जसले AI मोडेलहरूको अधिक प्रोसेसिङ आवश्यकतालाई सम्बोधन गर्न सक्छ । यी चिपहरूलाई AI एक्सेलेरेटर भनिन्छ, जसले सामान्य प्रोसेसरहरू भन्दा निकै तीव्र गतिमा जटिल क्यालकुलेसन गर्न सक्छ ।
सेमीकन्डक्टरहरू आजको लगभग सबै आधुनिक प्रविधिका सेन्टरमा छन्, जसले प्रयाेगकर्तादेखि महत्त्वपूर्ण पूर्वाधारसम्मका सबै उपकरणलाई शक्ति दिन्छ । सेमीकन्डक्टरको भविष्य आर्टिफिसियल इन्टेलिजेन्स, क्वान्टम कम्प्युटिङ, ५G र स्वचालित वाहनको विकाससँग जोडिएको छ । जब अझ शक्तिशाली, दक्ष र विशिष्ट चिपहरूको माग बढ्दै जान्छ, सेमीकन्डक्टर उद्योग निरन्तर विकास गर्दै जानेछ।
प्रविधि वा इञ्जिनियरिङका क्षेत्रमा काम गर्ने प्रत्येक व्यक्तिका लागि सेमीकन्डक्टरको सिद्धान्त बुझ्नु महत्त्वपूर्ण छ । यी केवल आजका उपकरणहरूको निर्माण खण्ड मात्र होइन, भविष्यका सबैभन्दा अत्याधुनिक प्रविधिहरूको आधार पनि हुनेछन् । यस क्षेत्रमा भइरहेका निरन्तर चुनौती र विकासले भविष्यमा हामीले प्रविधिको साथ कस्तो सम्बन्ध राख्नेछौं भन्ने कुरा निर्धारण गर्नेछ । ***
