Geleneksel mimaride yapılan bilgisayar çiplerinde milyarlarca tranzistör bir yüzey üzerinde birbirleriyle sıkı sıkıya bağlantılı olarak imal edilirler. Bir işlemci üzerinde daha fazla sayıda devre ve işlevi birleştirebilmek için yığın halinde bir araya getirilen üç boyutlu yapısal mimariler seçenek haline gelirler. Şimdilerde Amerikalı araştırmacılar karbon nanotüpler, sayısal bellek hücreler ve klasik silisyum devrelerini son derece zekice bir şekilde bir araya getirerek böylesi bir hedefe ulaşabildiler. Nature isimli bilim dergisinde yaptıkları açıklamaya göre , üç boyutlu olarak üstüste katmanlar halinde tasarladıkları çipleri, etraftaki gazları algılayabiliyor, bu verileri depolayabiliyor ve sonra da elektronik olarak doğrudan işleyebiliyor. Cambridge’deki Massachussets Teknoloji Enstitüsünden Max. M. Shulaker ve Stanford Üniversitesindeki meslektaşları :
“Bizim prototipimiz bir milyondan fazla bellek hücresi ve iki milyondan fazla alan etkili tranzistörden oluşmakta.” diye yazıyorlar. Araştırmacılar bir bütün halinde dört işlevsel ve elektronik katmanı üstüste yerleştiriyorlar. Esas katman olarak klasik silisyum esaslı devrelerden meydana gelen bir alan kullanılıyor. Bu katmanın üzerine nanotüpler kullanılarak imal edilmiş iki milyondan fazla tranzistörden oluşan bir başka katman yerleştirilmiş. Bu iki katman birlikte uçucu olmayan bellek hücrelerinden oluşan üçüncü katmandan gelen sayısal darbeleri alıyorlar. En üstte bulunan katmanda Schulaker ve meslektaşları, minik birer gaz sensörü olarak iş gören ve filigran desenli olarak düzenlenmiş nanotüpleri kullanmışlar.
 |
| Üç Boyutlu, Üstüste Katmanlar Halinde Oluşturulmuş Çiplerle Hem Algılama, Hem Depolama, Hem de İşleme Mümkün. |
Araştırmacılar üç boyutlu olarak ve üstüste istiflenmiş katmanlardan oluşan bu çipin gaz ve buharı tespit edebildiğini gösterdiler. Çipleri üzerine basitçe azot, şarap, bira ve votkadan alınan alkol buharı veya limonsuyu zerrecikleri yaydılar. Bu maddelerin nanotüplerden oluşan sensör katmanının elektriksel direncini değiştirdiği görülmüştür. Buna uygun olarak üretilen sayısal sinyaller platin ve hafniyumoksitden yapılmış bellek hücrelerinde geçici olarak depo edildikten sonra bir sonraki katmana aktarılarak nanotüplerden meydana gelen tranzistör alanında işlenmeye devam ettiler. Böylece üstüsüte katmanlar halinde imal edilmiş bu çipin her bir gaz veya buharın kendisine özgü sinyal örneklemelerini muğlaklığa yer bırakmayacak şekilde oluşturabildiği görülmüş oldu. Brown Üniversitesinden yarıiletken çip uzmanı Sherief Reda “ Tamamıyla işlevsel bir protoyip için Schulaker ve arkadaşları sensör, bellek ve hesaplama alanında pek çok sayıda gelecek vadeden teknolojiyi bir araya getirmiş oldular. “ diyor. Ona göre klasik litografik yöntem ile yapılan üretimlerde tranzistörlerin üretimi için gerekli olan 1000 C derece üzerindeki sıcaklıklarla kıyaslandığında , bu teknolojiyle birlikte birkaç yüz derece aralığında değişen görece düşük sıcaklıklar sayesinde (karbon tüplerin ve bellek hücrelerinin üretiminde genellikle 200 derece gibi düşük sıcaklıklar söz konusu olduğundan ), imalat sırasında hazır hale getirilen katmanlarda diğer bir katmanın hazırlanması neticesinde herhangi bir zararın meydana gelmesinin önüne geçilecek.
Bu tip üç boyutlu üstüste yerleştirilmiş katmanlardan oluşan çok fonksiyonlu bir çipin uygulama alanı en başta robotik sahasında karşımıza çıkacak. Tıp tekniğinde de minik sensör sistemleri ile tespit edilen sinyallerin doğrudan analiz edilerek depolanması büyük bir öneme sahip olabilir görünüyor. Seri üretime geçilmeden önce her bir elektronik yapının – şu anda bir mikrometre kadar- daha da küçültülmesi üzerinde yoğunlaşılması gerektiği görülüyor. Şu anda 3 voltu geçen ve konvansiyonel işlemcilerden kat be kat daha yüksek olan devre gerilimleri de bir dezavantaj. Yine de bu ifade sayesinde bile üç boyutlu (3D) çip yapılarının hızlı ve çok yönlü elektronik sistemler adına ne kadar büyük bir potansiyel taşıdığı bilgisini kendi içinde taşıdığını anlamamız mümkün.
.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder