Çin’deki Pekin Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, geleceğin yapay zekâ (YZ) çiplerine güç sağlayabilecek dünyanın en küçük ve en enerji verimli transistörlerini geliştirdi. Ferroelektrik alan etkili transistörler (FeFET’ler) olarak adlandırılan bu çipler, insan beyninin çalışma şeklini taklit ederek güçlü ve verimli olmalarını sağlıyor.
Yarı iletken tabanlı çipler, kıtalar arası iletişim kurabildiğimiz, aynı odada olmayan arkadaşlarımızla oyun oynayabildiğimiz ve günümüzün en hızlı süper bilgisayarlarının inşasına yardımcı olduğumuz bir dünya yarattı.
Dünyanın en küçük transistörü
Kuantum hesaplama gibi teknolojiler geliştirildikçe, silikon çiplerin eksiklikleri de ön plana çıkıyor. Çok miktarda verinin işlenmesini gerektiren YZ’nin son dönemdeki patlaması, büyük miktarda elektrik tükettiği ve önemli miktarda atık ısı ürettiği için silikon tabanlı hesaplamanın ne kadar verimsiz olduğunu gösterdi.
Geleneksel silikon tabanlı yarı iletken çipler, veri depolama ve hesaplamayı ayrı tutacak şekilde tasarlanmıştır. Bu, karmaşık hesaplamalar sırasında verilerin bu alanlar arasında taşınması gerektiği ve bu süreçte zaman ve enerji harcandığı anlamına gelir. Yapay zeka uygulamalarına olan talebin artmasıyla birlikte, çiplerin artık her zamankinden daha fazla veriyi işlemesi gerekiyor. Geleneksel yaklaşımla, bilim insanlarının daha büyük ve aynı zamanda bilgiyi daha hızlı işleyebilen çipler geliştirmeleri gerekecek.
Alternatif bir yaklaşım ise tıpkı insan beyninde olduğu gibi, depolama ve işleme merkezlerini tek bir yerde bir araya getirerek alan ve enerji tüketiminde tasarruf sağlamaktır. İnsan beynini taklit eden çipler geliştirme fikri uzun zamandır mevcut. FeFET’ler, veri depolama ve işleme birimleri aynı olduğu için bu tür uygulamalar için ideal adaylardır. Ancak, bu transistörlere yazma ve silme işlemleri enerji yoğundur.
Modern mantık devreleri 0,7V’nin altında voltajlarda çalışırken, FeFET’lerin nispeten daha yüksek bir çalışma voltajı olan 1,5V’si vardır. Bilim insanları bunu ağır bir kapıyı iterek açmaya benzetiyor. Pekin Üniversitesi’nden Qiu Chenguang ve Çin Bilimler Akademisi’nden Peng Lianmao adlı araştırmacılar, bu engeli yeni bir transistör yapısıyla aşmaya karar verdiler.
Araştırmacılar, gelişmiş işleme teknikleri kullanarak kapı elektrotunu sadece bir nanometreye kadar küçülttüler. Karşılaştırma için, bir DNA molekülünün genişliği iki nanometredir. Dolayısıyla, kapı elektrodunun atom ölçeğinde hassasiyetle yapılması gerekiyordu. Yeniden yapılandırılmış transistör, ferroelektrik katman boyunca bir elektrik alanının oluşmasını kolaylaştırarak 0,6V kadar düşük voltajlarda çalışmayı mümkün kılar. Böylece, nano ölçekli transistör ayrıca FeFET’lerin enerjisinin yaklaşık onda birini tüketir.
