IBM’den çip devrimi

David Nield *

IBM araştırmacıları, tırnak büyüklüğünde bir alana 30 milyar transistör sığdırma çalışmaları yaptığını ve ihtiyacımız olan işlem gücüne ciddi bir destek veren bilgisayar yongalarını üretmek konusunda yepyeni bir yol ürettiğini açıkladı.

Yeni çiplerin temel farkı, mevcut çipler üzerindeki transistör girişlerinin boyutunu 10 nanometre'den 5 nanometreye (yani yarı boyutuna) düşürmesi. Bu yöntem daha fazla giriş, daha fazla güç ve daha fazla verimlilik anlamına geliyor ve bu da sürücüsüz yol alan otomobillerden akıllı telefonlara kadar her konuda bize yeni olanaklar sağlayacak. IBM ve ortakları Samsung ve Global Foundries bu teknolojiyi geliştirmek için, mevcut fiziksel tasarımın bazı sınırlamalarını aşan geleceğin çipleri için yeni bir tasarım oluşturdu. Bu yeni tasarıma “FinFET” veya “Fin Alan Etkili Transistör” adı verildi.

YENİ NESİL TRANSİSTÖRLER

Araştırma ortağı ve şirket yayıncısı VLSI Research’in CEO’su Dan Hutcheson, Wired dergisinden Brian Barrett'a verdiği söyleşide “Bu büyük bir gelişme. Transistörü daha küçük yapabilirsem, aynı bölgeye daha fazla transistör sığdırırım, bu da bilgisayar için aynı bölgede daha fazla güç elde edeceğim anlamına gelir.” dedi.

IBM, bu çiplerin aynı güç çekişi ile yüzde 40 oranında daha hızlı olduğunu ve ayrıca günümüz çipleriyle aynı hızda çalışırken yüzde 75'lik bir tasarruf sağladığını ifade ediyor.

Bugünkü telefon işlemcimiz kadar hızlı olan bir telefon işlemcisi düşünün; ancak bir günde aynı pil gücünün sadece dörtte birini tüketiyoruz; bahsi geçen de bu tür bir performans artışıdır.

Araştırmacılar, transistör başına üç akım taşıyan kanal kullanan FinFET mimarisini geliştirmek ve etkili bir şekilde başka bir kanal oluşturmak için dolgun silikon nano-plaka tasarımı kullandılar.

Daha fazla kanal, transistörler açık olduğunda daha fazla akım sağlar, transistörler kapalı olduğundaysa daha hızlı akım sağlayarak güç ve verimlilik konusunda kazanç yaratır.

Basit bir ifadeyle, ekip FinFET mimarisini yana doğru çevirdi ve birbiri üzerine daha fazla transistör yerleştirildi.

Çip üreticisi Intel’in kurucu ortağı olan Gordon Moore'un 1965'te ileri sürdüğü ünlü Moore Yasası uyarınca, teknoloji dolaşımda olduğu sürece daha hızlı ve verimli işlemciler için bir arayış sürmekte.

MOORE YASASI

Moore başlangıçta bir çip üzerindeki transistör sayısının her yıl iki kat artarak daha hızlı ve daha verimli bilgisayarlara güç sağlayacağını ve on yıl sonra öngörüsünü "iki yılda bir" olarak güncelledi.

Bu kazar uzun sürmesi asla düşünülmeyen bu tahmini gerçekleştirme mücadelesi sürerken, bazı şeyler son zamanlarda yavaş ilerlemekteydi. Fakat mühendisler fikri bir teşvik olarak kullandılar ve Moore Yasasını hayatta tutmaya çalışıyorlar.

IBM ve ortaklarının bu yeni tasarımı aracılığıyla, önümüzdeki yıllarda bilgisayar çiplerinde büyük performans artışları görmemiz gerektiği anlamına geliyor.

Ayrıca, mühendislerin mevcut nanotüpler gibi umut verici alternatifler yerine mevcut süreçleri ve malzemeleri kullanmalarını mümkün kılarak, eldeki teknolojiye ilişkin yeni nesil seçenekler araştırılırken, ihtiyaçlarımızı da giderebilir.

FinFET mimarisi kullanılarak yapılan 7 nm (nanometre) boyutundaki çipler üzerinde üretim 2018'de başlayacak ve yeni 5 nm çipler bundan bir yıl sonra üretilmeye başlanabilir; ancak bunları tüketim piyasasında hemen görmeyi beklemeyin.

Yapay zekâ, veri hızları ve diğer birçok alanda öne çıkan önemli sıçramalarla yarış daha az enerji ile daha fazla veriyi daha hızlı işlemek hususunda sürerken, yeni 5 nm çiplerin büyük bir yardımcı unsur olması bekleniyor.

Hutcheson, "Dünya bu şeyler üzerinde, yapay zekâ ve sürücüsüz arabalar üzerinde oturuyor.” diyor. "Hepsi daha verimli bilgisayar gücüne bağımlı."

"Bu olanaklar, sadece bu tür teknolojilerle mümkündür. Bunlar olmasaydı durmak zorunda kalırdık."

Araştırma, Japonya’nın Kyoto kentinde gerçekleştirilecek 2017 VLSI Teknoloji ve Devreler Sempozyumlarında sunulacak.

Makalenin aslı Science Alert sitesinde yayınlanmıştır. (Çeviren: Tarkan Tufan)