Yeni “Hal Değiştiren” Cihazlar Bilgisayarları 1000 Kat Hızlı Yapacak!

İlk olarak 1960'larda üretilen ‘hal değiştirebilen materyaller’ (HDM’ler) çok farklı elektrik durumları oluşturabilmek için iki farklı yapı arasında değişebiliyor. Bu onların elektrik üretebilen ve iletken olmasını sağlayan kristalli yapıdan bir yalıtkan olan camsı yapıya geçebilmeleri demek. Bu materyaller iletkenden yalıtkana saniyenin milyarda biri kadar bir hızla dönüşebiliyorlar.

Cambridge Üniversitesinde bulunan uluslararası bilim adamı ekibi ve Singapur A*STAR Veri Depolama Enstitüsü ve Teknoloji ve Tasarım Üniversitesi HDMlere dayanan ve bilgileri günümüzün sıradan bir laptopundan 500 ve 1000 kat daha hızlı işleyen bir işlemci geliştirdi. Bunu yaparken ise silikon bazlı devrelerden daha az enerji kullandılar.

Günümüzün bilgisayarları, akıllı telefonları ve tabletleri çalışmaları için gereken işlemleri yaparken silikon bazlı ‘mantık devreleri’ kullanıyorlar. İşlemler gerçekleştirildiğinde sonuçlar silikon bazlı bir bellek devresinde depolanıyor. Şimdiye kadar, mühendisler daha hızlı bir bilgisayar yapmak istediklerinde, makineye sığacak mantık devresi sayısını yükseltmeleri gerekiyordu ve bu da her mantık devresini daha küçültmek anlamına geliyor. Ancak artık silikon bazlı mantık devrelerinin daha küçülemeyeceği bir noktadayız.

Araştırma ekibinde yer alan Cambridge Üniversitesi Kimya Bölümünden Stephen Elliott, bir basın bülteninde “Daha hızlı bilgisayarlara ihtiyaç artmaya devam ettikçe, silikonun kapasitesinin sınırlarına hızla yaklaşmakta olduğumuzu” belirtti.

Şu anda kullanılan en küçük silikon bazlı mantık ve hafıza devresi 20 nanometre civarında-bu insan saçından 4000 kat daha ince demek- ve katmanlar halinde düzenlenmiş. Ekip raporunda çip üzerindeki devre sayısını artırmak için devrelerin daha küçük yapılması durumunda katmanlar arasındaki boşluğun azalacağı ve böylelikle elektronların depolandıkları silinmeyen bellek devresinin belli bölgesinin dışında kalabileceği ve bunun da veri kaybına neden olacağını belirtti. “HDM cihazları 2 nanometrede bile çalıştıklarından bu boyut sorununu aşabilmektedir.”

Eğer hafıza ve mantık devrelerini daha küçük yapamazsanız, bilgisayarları hızlandırmanın bir diğer yolu da işlem yapan ve depolayan hesaplayıcı hızını arttırmaktır. Ama silikon bazlı devreler daha fazla küçülemeyeceğinden olduklarından daha hızlı hesaplama yapmaları da öğretilemez. Cambridge ve Singapur ekibi silikonun aksine bunun HDM bazlı mantık ve hafıza devrelerinde mümkün olduğunu gösterdi. HDM’ler silikon bazlı devreler gibi bilgileri depolarken verimsiz bir biçimde karıştırmıyor, daha az maliyetli ve daha az zaman kaybına yol açıyor.

Singapur Üniversitesi ekibinin başyazarı Desmond Loke basın bülteninde bilginin aynı yerde üretilip depolanmasını (HDM devrelerinde) tercih ettiklerini belirtti.

Silikon geçicidir: üretilen bilgi geçer ve başka bir yerde depolanmak zorundadır. Ancak HDM mantık devrelerinin kullanımı ile bilgi üretildiği yerde kalır.

Şimdi ekibin yeni devrelerini bir bilgisayara nasıl yerleştireceklerini çözümlemeleri gerekiyor. Bunu yaptıkları anda şimdikinden daha az yer kaplayan, daha hızlı ve daha az enerji tüketen bilgisayarlara sahip olabiliriz.

Çalışmanın sonuçları Proceedings of the National Academy of Sciences adlı dergide yayınlandı.

Çeviren: Bu yazıyı çeviren İdil Şenyüz'e teşekkür ederiz.