IBM silikon teknolojisinin sınırlarını çiziyor!

IBM Bulut Bilişim ve Büyük Veri sistemlerinin ihtiyaçlarını karşılamak için gereken çip teknolojisinin sınırlarını genişletmek amacıyla 5 yıl süreyle devam edecek iki kapsamlı araştırma ve geliştirme programına 3 milyar dolar değerinde yatırım yapacağını duyurdu. Bu girişim, IBM’in yarıiletken inovasyonlarının bugünkü başarısını, geleceğin gereksinim duyduğu gelişmiş teknoloji liderliğine doğru taşıyor.

Araştırma programlarından ilki, günümüz yarıiletken ölçeklendirme teknikleri açısından bir tehdit oluşturan ciddi fiziksel zorluklara yanıt verecek ve bu gibi çipleri üretme yeteneğini sekteye uğratan “7 nanometre ve üstü” adı verilen silikon teknolojisini hedefliyor.

İkincisi ise silikon tabanlı yarıiletkenlerin fiziksel sınırlamaları nedeniyle IBM bilim insanlarının ve diğer uzmanların gerekli gördüğü tamamen farklı yaklaşımları kullanarak silikon sonrası çağ için alternatif teknolojiler geliştirmeye odaklanıyor. 

Bulut ve Büyük Veri uygulamaları, sistemlerin üzerine (altında yatan çip teknolojisinin karşı karşıya olduğu çok sayıdaki fiziksel ölçeklendirme sınırları gibi) yeni zorluklar getiriyor. Bant genişliğinden belleğe, yüksek hızlı iletişim ve aygıtların enerji tüketimleri gittikçe daha zorlayıcı ve kritik hale geliyor. 

İki araştırma projesinde yer alan ekipler, IBM Araştırma Birimi’nin (Albany ve Yorktown) New York, (Almaden) Kaliforniya ve Avrupa’daki bilim insanları ve mühendislerinden oluşacak. IBM özellikle (karbon nano elektronik, silikon fotonu, yeni bellek teknolojileri ve kuantum hesaplamaya dayalı bilgi işlemi destekleyen mimariler gibi) gözde alanlarda halihazırda devam eden araştırmalarına büyük ölçüde yatırım yapacak.

IBM araştırma ekipleri, sistem düzeyi performansı ve verimli enerjili bilgiişlem için büyüklük sıralamasını iyileştirilme çalışmalarına odaklanacak. Bunun yanı sıra IBM 30 yıldan uzun bir süredir öncüsü olduğu iki temel bilim alanı olan nanobilim ve kuantum bilgi işleme da öncelik vermeye devam edecek.

7 nanometre teknolojisi ve ötesi

İlk transistörün boyutunun 33 santim olduğu 1947 yılından bu güne geldiğimizdetransistörlerin boyutlarının İntel'in Broadwell işlemcileri ile 14 nanometreye geldiğini görmekteyiz. Bu rakamlar sizin için bir şey ifade etmiyorsa tırnak et kalınlığının 2000 nanometre olduğunu belirtirsek sanırım şu anda işlemcilerin üzerinde bulunan transistörlerin gözle görülemeyecek yapıda oldukları sonucuna rahatlıkla varabilirsiniz.

IBM Araştırmacıları ve diğer yarıiletken uzmanlarının öngörüleri, zorlu olmasının yanında yarıiletkenlerin günümüzde 22’den 14’e ve sonraki birkaç yıl içinde de 10’a kadar düşürüleceğini uzun zxamandır dile getiriyorlar. Intel şirketinin kurucularından Gordon Moore'un öngörüsüne göre (daha sonra Moore kanunu olarak anılacak); "Her 18 ayda bir tümleşik devre üzerine yerleştirilebilecek bileşen sayısının iki katına çıkacacağını, bunun bilgisayarların işlem kapasitelerinde büyük artışlar yaratacağını, üretim maliyetlerinin ise aynı kalacağını, hatta düşme eğilimi gösterecektir" demesiyle birlikte belki her yıl değil ama yıldan yıla bu kanunun halen çalıştığını görmekteyiz. Peki bu kanun ne zamana kadar devam edecek? 

Öte yandan, bu on yılın sonuna kadar 14 ve 10 nanometre rakamını 7 ve hatta daha az sayıda nanometreye kadar düşürme, yeni araçları keşfetme ve üretim tekniklerinin yanı sıra yarıiletken mimarilerde önemli yatırımların ve inovasyonların yapılması yeni kapıları işlemci sektörü için açacak gibi görünüyor.

IBM Türk Teknoloji Lideri Kıvanç Uslu bu konuyla ilgili olarak şöyle konuşuyor: "Burada sorulacak soru 7 nanometre teknolojisinin üretim aşamasına gelip gelemeyeceği değil, nasıl, ne zaman ve hangi maliyetlerle bu teknolojinin kullanılacağıdır. Çözüm ortaklarımızın yanı sıra IBM mühendisleri ve bilim insanları bu zorluğun üstesinden gelmek için en uygun konumda bulunuyor. Zira bulut, büyük veri ve bilişsel sistemlerin gereksinimlerini karşılamak için ihtiyaç duyulan malzeme bilimi ve aygıt mühendisliği üzerinde halihazırda pek çok alanda çalışmalar yürütüyorlar. IBM’in duyurduğu yeni girişimler, bu gibi zorlukların aşılması için lazım olan inovasyonları hayata geçirmemizi sağlayacaktır."

Silikon Sonrası Çağa Uzanan Köprü

Bir çipin üzerindeki bilgileri taşıyan küçük anahtarlar olan silikon transistörler her yıl daha da küçülüyor, ancak bunlar fiziksel sınırlarına yaklaşıyor. Şu anda nano boyutlara doğru ilerleyen ve giderek küçülen boyutlar, silikonun doğası ve fizik kuralları nedeniyle performans açısından gelen kazanımların önüne geçecek. Birkaç nesil sonra klasik ölçeklendirme ve daralma daha düşük enerji, maliyet ve daha yüksek hızlı işlemciler gibi alışık olduğumuz büyük avantajları artık sağlayamayacak hale gelecek. 

Günümüzde CMOS (complementary metal–oxide–semiconductor; tamamlayıcı metal oksit yarıiletkenler) teknolojisine dayalı olarak üretilen hemen her elektronik ekipmanla birlikte, bu mühendislik süreciyle uyumlu devre mimarisi tasarımları ve yeni malzemelere - silikon transistörün fiziksel ölçeklenebilirlik sınırlarına yaklaşmasıyla ilintili olarak - acil bir gereksinim var.  

Geleneksel silikon tabanlı bilgi işlemin bir adım ötesini işaret eden ileri programlardaki liderliğiyle IBM, silikonda (en yakın rakibinin iki katından fazla) 7 nm teknolojisi ve ötesine yönelik gelişmeler sağlayacak 500’den fazla patente sahip. IBM’in hız kesmeden devam ettiği bu yeni girişimleri, büyük ölçüde ayrışan bulut ve büyük veri analitik sistemlerindeki ürün geliştirmeleri ve yeniliklere ivme kazandıracak.

Çok daha küçük, hızlı ve güçlü bilgisayar çipleri oluşturmaya yönelik büyük adımlar olarak gösterilebilecek, keşif odaklı araştırmalar arasında kuantum bilgi işlem, nörosinaptik bilgi işlem, silikon fotonu, karbon nanotüpleri, III-V teknolojileri, düşük güçlü transistörler ve grafen sayılabilir.