या ब्लॉग पोस्टमध्ये, आपण "द स्ट्रक्चर ऑफ सायंटिफिक रिव्होल्यूशन्स" मधील पॅराडाइम शिफ्टची संकल्पना सेमीकंडक्टर उद्योगाच्या विकासावर आणि भविष्यावर कसा परिणाम करू शकते ते पाहू.
वैज्ञानिक क्रांतीच्या संरचनेच्या दृष्टिकोनातून अर्धवाहक उद्योग
पहिल्या मानवाच्या जन्मापासून ते आजपर्यंत, मानवजातीचा विकास जलद गतीने झाला आहे. या विकासामागील प्रेरक शक्ती विज्ञान आणि तंत्रज्ञान आहे, ज्यामुळे सतत नवीन शोध आणि नवकल्पना येत आहेत. शिकार आणि गोळा करून जगणाऱ्या आदिम मानवांनी आगीचा वापर करून आपली जीवनशैली बदलली आणि कृषी क्रांतीने मानवांना स्थायिक होण्यास सक्षम केले आणि संस्कृतीच्या विकासाला चालना दिली. त्यानंतर, औद्योगिक क्रांतीद्वारे, आपण अधिक कार्यक्षम उत्पादन प्रणाली स्थापित केली आणि आधुनिक काळात, माहिती-आधारित समाजाकडे संक्रमणाद्वारे आपण आपल्या दैनंदिन जीवनाच्या जवळजवळ सर्व पैलूंमध्ये तंत्रज्ञानाचा फायदा घेत आहोत. विशेषतः, २० व्या शतकाच्या मध्यापासून, विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाचा विकास वेगवान झाला आहे, ज्यामुळे आपल्या जीवनात गुणात्मक आणि संख्यात्मक सुधारणा होत आहेत.
तर, विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाचा विकास कसा झाला आहे? थॉमस कुहन यांनी त्यांच्या 'द स्ट्रक्चर ऑफ सायंटिफिक रिव्होल्यूशन्स' या पुस्तकात असा युक्तिवाद केला की विज्ञानाचा इतिहास हा एका क्रांतीद्वारे एका प्रतिमानातून दुसऱ्या प्रतिमानात सतत होणारे परिवर्तन आहे. खरं तर, विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाचा विकास अशा घटनांच्या मालिकेतून झाला आहे ज्यांना क्रांती म्हणता येईल. कोपर्निकन आणि गॅलिलियन सूर्यकेंद्रित सिद्धांत होते आणि डार्विनचा उत्क्रांतीचा सिद्धांत, आइन्स्टाईनचा सापेक्षता सिद्धांत आणि क्वांटम मेकॅनिक्स यांसारख्या प्रमुख सिद्धांतांनी आज एक नवीन प्रतिमान सादर करून विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाच्या विकासाला चालना दिली आहे.
तर, अभियांत्रिकी वैज्ञानिक क्रांतीच्या रचनेतून निर्माण झालेल्या सिद्धांताला लागू करू शकते का? अर्थात, ते करू शकते. विज्ञान आणि अभियांत्रिकी यांचा जवळचा संबंध आहे कारण अभियांत्रिकी ही एक अशी शाखा आहे जी वास्तविक जीवनात आवश्यक असलेल्या गोष्टी निर्माण करण्यासाठी वैज्ञानिक सिद्धांतांचा वापर करते. वैज्ञानिक क्रांतीची रचना मूळतः नैसर्गिक विज्ञानांचे उदाहरण वापरून लिहिली गेली असल्याने, अभियांत्रिकीमध्ये लागू करताना त्यात काही सावधानता आहेत. तथापि, माझा असा विश्वास आहे की नवीन प्रतिमानाद्वारे नवीन सामान्य विज्ञान सिद्धांत स्थापित करण्याची प्रक्रिया अभियांत्रिकीमध्ये लागू केली जाऊ शकते. म्हणून आतापासून, मी माझ्या प्रमुख, इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीमध्ये, विशेषतः सेमीकंडक्टर आणि इंटिग्रेटेड सर्किट्सच्या क्षेत्रात वैज्ञानिक क्रांतीच्या संरचनेचा सिद्धांत लागू करू इच्छितो.
सेमीकंडक्टर उद्योगात एक नमुना बदल
माझा असा विश्वास आहे की इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकीमध्ये सर्किट क्षेत्राचा विकास ट्रान्झिस्टरच्या शोधापासूनच सुरू झाला. थॉमस कुहनच्या शब्दांत सांगायचे तर, ट्रान्झिस्टरचा शोध एक वैज्ञानिक क्रांती बनला आणि एक नवीन आदर्श उघडला. ट्रान्झिस्टरच्या शोधामुळे संगणकाचा शोध लागला, ज्याचा आज आपण वापरत असलेल्या स्मार्टफोनच्या निर्मितीवर मोठा परिणाम झाला. तथापि, ट्रान्झिस्टरच्या शोधानंतर, इलेक्ट्रिकल अभियांत्रिकी सामान्य विज्ञानाच्या टप्प्यात प्रवेश करत आहे. दुसऱ्या शब्दांत सांगायचे तर, ट्रान्झिस्टर अधिक कार्यक्षमतेने कार्य करण्यासाठी साहित्याचा विकास आणि सर्किट घटकांचे लघुकरण आणि एकत्रीकरण हे मुख्य संशोधन दिशानिर्देश बनले आहेत.
मूरच्या कायद्यानुसार, अर्धवाहक उपकरणांची एकात्मता घनता सातत्याने वाढत आहे. तथापि, हा विकास सामान्य विज्ञानाच्या श्रेणीत येतो, ज्यामुळे प्रतिमान बदलण्याऐवजी हळूहळू सूक्ष्मीकरण आणि कामगिरी सुधारणेकडे नेले जाते. विद्यमान तंत्रज्ञान आणि तत्त्वांवर आधारित कामगिरी ऑप्टिमायझेशन आणि सूक्ष्मीकरण प्रक्रियेत होणारे नवोपक्रम हे नवीन प्रतिमान नाही, तर विद्यमान सिद्धांत लागू करण्याचा अपरिहार्य परिणाम आहे.
सेमीकंडक्टर उद्योगात, अलिकडच्या वर्षांत संकटाची चिन्हे अधिकाधिक स्पष्ट होत आहेत. २०१० मध्ये स्मार्टफोन बाजारपेठेतील वाढ ७४.४% पर्यंत पोहोचली होती, परंतु त्यानंतर ती मंदावली आहे, २०२३ मध्ये १% पेक्षा कमी वाढीचा दर नोंदवला गेला आहे. हे बाजारपेठ संपृक्ततेपर्यंत पोहोचल्याचे लक्षण आहे. बहुतेक ग्राहकांकडे आधीच स्मार्टफोन आहे आणि नवीन मॉडेल्समधील तांत्रिक फरक कमी झाल्यामुळे, अपग्रेडची मागणी देखील कमी झाली आहे. याव्यतिरिक्त, फोल्डेबल स्मार्टफोनसारख्या नाविन्यपूर्ण उत्पादनांनी बाजाराच्या वाढीच्या ट्रेंडला लक्षणीयरीत्या उलट केले नाही, जे विद्यमान तंत्रज्ञानाच्या मर्यादा आणि नवीन तंत्रज्ञानाचा सध्याचा अभाव दर्शवते.
या संदर्भात, अर्धवाहक उद्योगालाही मूरच्या कायद्याने भाकीत केलेल्या मर्यादांचा सामना करावा लागत आहे. उपकरणांचे लघुकरण त्याच्या मर्यादेपर्यंत पोहोचत आहे आणि एकात्मता घनता आणखी वाढवण्यासाठी प्रचंड खर्च येईल. काही तज्ञांचे म्हणणे आहे की अर्धवाहक उद्योगात लघुकरण आणि एकात्मता वाढवणे आता कार्यक्षम राहिलेले नाही. यावरून असे दिसून येते की लवकरच आपल्याला सामान्य विज्ञानात संकटाचा सामना करावा लागू शकतो. जर सामान्य विज्ञानात संकट असेच चालू राहिले तर एक नवीन नमुना अपरिहार्यपणे उदयास येईल. अर्धवाहक उद्योगात, या संकटाचे निराकरण करण्यासाठी नवीन तंत्रज्ञान विकसित केले जात आहेत आणि भविष्यातील अर्धवाहक नमुना 3D अर्धवाहक, क्वांटम संगणन आणि नॅनोटेक्नॉलॉजीभोवती तयार होण्याची दाट शक्यता आहे.
सेमीकंडक्टर उद्योगाचे भविष्यातील भवितव्य
जर आपण सध्याच्या परिस्थितीला सेमीकंडक्टर आणि सर्किट उद्योगातील संकटाची सुरुवात म्हणून पाहिले तर भविष्य कसे घडेल? वैज्ञानिक क्रांतीच्या रचनेनुसार, संकटाच्या सुरुवातीला, अनेक संशोधक विद्यमान सामान्य विज्ञान राखण्याचा प्रयत्न करतात. तथापि, जसजसा काळ जातो तसतसे, सामान्य विज्ञान जटिल नैसर्गिक घटनांचे स्पष्टीकरण देण्यासाठी पुरेसे नाही अशी धारणा पसरते आणि एक नवीन प्रतिमान स्थापित करण्यासाठी एक क्रांतिकारी सिद्धांत उदयास येतो. ही प्रक्रिया सेमीकंडक्टर उद्योगाला देखील लागू केली जाऊ शकते.
अर्थात, सध्या अस्तित्वात असलेला संशोधन नमुना सध्या तरी कायम ठेवला जाईल. सेमीकंडक्टर उपकरणांचे लघुकरण सुरूच राहील आणि स्मार्टफोन आणि संगणकांसारखी इलेक्ट्रॉनिक उत्पादने लहान आणि जलद होतील. तथापि, जर मानवांनी वापरल्या जाणाऱ्या यंत्रांचा आकार एका विशिष्ट मर्यादेपलीकडे लघुकरण केला तर ते गैरसोयीचे होऊ शकते आणि तांत्रिक मर्यादा अपरिहार्यपणे उद्भवतील. जेव्हा या मर्यादा गाठल्या जातील, तेव्हा विद्यमान सामान्य विज्ञानाची जागा घेण्यासाठी एक नवीन नमुना उदयास येईल.
सेमीकंडक्टर उद्योगाच्या भविष्याकडे आपण सकारात्मक दृष्टिकोनातून पाहू शकतो याचे कारण म्हणजे मानवांनी सतत नवीन तंत्रज्ञान विकसित करण्याच्या आणि समस्या सोडवण्याच्या प्रक्रियेत अनेक नवोपक्रम केले आहेत. २० व्या शतकाच्या सुरुवातीला विजेवर चालणाऱ्या साध्या यंत्रांच्या वापरापासून ते ट्रान्झिस्टर आणि इंटिग्रेटेड सर्किट्सच्या शोधापर्यंत झालेल्या आमूलाग्र बदलांचा विचार करता, सेमीकंडक्टर उद्योगातही अशाच प्रकारच्या नवोपक्रम दिसून येण्याची चांगली शक्यता आहे.
निष्कर्ष
आतापर्यंत, आम्ही थॉमस कुहन यांच्या वैज्ञानिक क्रांतीच्या रचनेच्या सिद्धांतावर आधारित अर्धवाहक उद्योगाच्या भूतकाळ, वर्तमान आणि भविष्याचे विश्लेषण केले आहे. अर्धवाहक उद्योग सध्या लघुकरण आणि एकात्मतेच्या मर्यादेपर्यंत पोहोचत आहे, ज्याचा अर्थ सामान्य विज्ञानासाठी संकटाची सुरुवात म्हणून लावता येतो. तथापि, हे संकट एका नवीन प्रतिमानाकडे संक्रमणाकडे नेण्याची संधी असू शकते आणि अर्धवाहक उद्योग क्रांतिकारी बदलांद्वारे वाढत राहील.
हे भविष्य इलेक्ट्रिकल इंजिनिअरिंगमध्ये शिक्षण घेणाऱ्या आपल्या विद्यार्थ्यांचेही आहे. आमच्या मेजरमध्ये शिक्षण घेणाऱ्या विद्यार्थ्यांची सर्वात मोठी जबाबदारी म्हणजे नवीन आदर्श शोधणे आणि त्यांना प्रत्यक्षात आणण्याची क्षमता विकसित करणे. इलेक्ट्रिकल इंजिनिअरिंग आणि सेमीकंडक्टर उद्योगांचा विकास होत राहावा यासाठी आपण संशोधन आणि नवोपक्रम करत राहिले पाहिजे.
