Transistörler çok önemli elektronik devre elemanlarıdır. Merkezi işlemci birimlerinin kalbini oluştururlar. Elektronik bileşen yani yeni nesil transistörlerin teknolojide devrim niteliğinde değişikliğe sebep olacağı düşünülmektedir. Bu transistörler çok farklı görevleri yerine getirmek üzere uyarlanabilir. Normalde bilgisayar çipleri, her zaman aynı şeyi yapan elektronik bileşenlerden oluşur. Ancak gelecekte, daha fazla esnekliğe sahip olacağı düşünülmektedir. Bir anlamda ” Akıllı Transistör Geliyor ” diyebiliriz.
Yeni tip uyarlamalı transistörler, farklı mantıksal görevleri gerçekleştirmek için operasyonlarını icra ederlerken dinamik olarak değiştirilebilir. Bu tip transistörler çip tasarımının olanaklarını temelden değiştirebilirler.
Yapay zeka, sinir ağları ve hatta 0 ve 1’den daha fazla değerle çalışan mantık alanında tamamen yeni fırsatlar açabilecek.
Bunu başarmak için TU Wien’deki (Viyana) bilim adamları olağan silikon teknolojisine değil, germanyuma güvendiler. Bu azımsanmayacak bir başarıydı.
Dünyanın en esnek transistörü şimdi artık germanyum kullanılarak üretildi. Yapılan çalışma ACS Nano dergisinde sunulmuştur.
Germanyumun kendine has yapısı yeni bir çip teknolojisi çağını başlatabilecek bir prototip oluşturmayı da mümkün kıldı.
Transistörlerde Kullanılan Germanyum Devrim Yarattı
Transistör, her modern elektronik cihazın temelidir. Bir kontrol elektroduna elektrik voltajı uygulanıp uygulanmadığına bağlı olarak, akımın akmasına izin veren veya akımın akışını engeller.
Akımı kontrol edebilme özelliği basit mantık devrelerinin kurulmasının yanı sıra, bigi depolamayı da mümkün kılmaktadır.
Transistörde elektrik yükünün nasıl taşındığı, kullanılan malzemeye bağlıdır.
Taransistörlerin yapısında negatif yük taşıyan serbest hareket eden elektronlar olabildiği gibi, atomların bir elektron eksikli hali şeklinde de çalışmaları mümkün olabilmektedir. Elektronların eksikli olması ile bu noktalar pozitif olarak yüklenir.
Atomların yörüngelerinde ki bu boşluklara delikler denmektedir. Bu delikler malzeme içinde de hareket edebilmektedirler.
TU Wien’deki yeni transistörde hem elektronlar hem de delikler çok özel bir şekilde aynı anda manipüle edilmektedir.
Dr. Masiar Sistani kurmuş oldukları yapıda ki mekanizmayı şöyle açıklıyor.
“İki elektrotu, son derece temiz, yüksek kaliteli arayüzler aracılığıyla germanyumdan yapılmış son derece ince bir tel ile birbirine bağlıyoruz. Germanyum segmentinin üzerine, geleneksel transistörlerde bulunanlar gibi bir kapı elektrotu yerleştiriyoruz.
Belirleyici olan, transistörümüzün, germanyum ve metal arasındaki arayüzlere yerleştirilen başka bir kontrol elektroduna sahip olmasıdır. Transistörün işlevini dinamik olarak programlayabilir”.
Bu cihaz mimarisi, elektronları ve delikleri ayrı ayrı kontrol etmeyi mümkün kılar.
Masiar Sistani, “Germenyum kullanmamız belirleyici bir avantaj” diyor. “Bunun nedeni, germanyumun çok özel bir elektronik yapıya sahip olmasıdır.
Voltaj uyguladığınızda, beklediğiniz gibi akım akışı başlangıçta artar. Ancak belirli bir eşikten sonra akım akışı tekrar azalır.
Buna negatif diferansiyel direnç denir. Kontrol elektrodu yardımıyla bu eşiğin hangi voltajda olduğunu modüle edebiliriz.
Yapılan işlem transistöre serbestlik kazandırmaktadır.”
Bu şekilde, örneğin, bir NAND kapısı bir NOR kapısına dönüştürülebilir. NAND ve NOR mantıksal devrelerde kullanılan kapılardır.
“Şimdiye kadar elektroniğin zekası, her biri oldukça ilkel bir işlevselliğe sahip olan birkaç transistörün ara bağlantılarından geliyordu. Gelecekte, bu zeka yeni transistörün kendisinin uyarlanabilirliğine aktarılabilir” diyor Prof. Walter Weber.
“Daha önce 160 transistör gerektiren aritmetik işlemler, bu artan uyarlanabilirlik sayesinde 24 transistör ile mümkündür.
Bu sayede devrelerin hızı ve enerji verimliliği de önemli ölçüde artırılabilir.”
Prof. Weber, yeni, yeniden yapılandırılabilir elektronik üzerine yaptığı çalışmalarla uluslararası bir isim yaptı.
Dr. Masiar Sistani, germanyum elektroniği alanında uzmandır ve elektronik taşıma olaylarını araştırma konusunda uzmanlaşmıştır.
Bu iki uzmanlık alanı, uyarlanabilir germanyum transistörünü mümkün kılmak için mükemmel bir eşleşmedir.
Programlanabilir Transistörler
“Bazı ayrıntıların hala optimize edilmesi gerekiyor, ancak ilk programlanabilir germanyum transistörümüzle temel fikrin gerçekten işe yaradığını kanıtladık. Bu bizim için belirleyici bir gelişme” diyor Masiar Sistani.
Bu yeni olasılıklar, yapay zeka alanındaki uygulamalar için özellikle ilgi çekicidir.
“İnsanın zekası sinir hücreleri arasındaki dinamik olarak değişen devrelere dayanmaktadır. Yeni uyarlanabilir transistörlerle artık devreleri doğrudan çip üzerinde hedefe yönelik bir şekilde değiştirmek mümkün olabilecek.
Mantıksal işlemlerde bu şekilde uyarlanabilir. Yani sadece 0 ve 1 ile değil, aynı zamanda daha fazla sayıda olası durumla çalışan devreler.
Bu yeni teknolojinin hızlı bir endüstriyel uygulaması gerçekçidir.
Kullanılan malzemeler bugün yarı iletken endüstrisinde zaten kullanılmaktadır ve tamamen yeni üretim süreçleri gerekli değildir.
Yarı iletken malzemeler saf değildir. Yani yabancı atomlarla zenginleştirilmiştir. Germanyum tabanlı transistörde bu gerekli değildir. Saf germanyum kullanılabilir.
Masiar Sistani, “Yerleşik silikon tabanlı transistör teknolojisini yeni transistörümüzle tamamen değiştirmek istemiyoruz, bu küstahça olur” diyor.
“Yeni teknolojinin gelecekte bir eklenti olarak bilgisayar çiplerine dahil edilmesi daha olası.
Bazı uygulamalar için, uyarlanabilir transistörlere güvenmek sadece enerji açısından daha verimli ve kullanışlı olacaktır.” şeklinde de uyarılarda bulunuyor.
Kaynak: Sciencedaily
