Site İçi Arama

ekonomi

Transistör Teknolojisindeki Son Gelişmeler

Elektronik dünyasında diyotlar, dirençler, kapasitörler ve daha bir sürü parça kullanılır, ama eğer bir devrim ise söz konusu olan transistörlerin bulunuşu tam da elektronik devrimi olmuştur. Zaten ardından da daha çok radyo teknolojisi değil de, bilgisayar teknolojisi gelişmiştir.

Elektronik deyince ne geliyor aklınıza?

Transistörler! 

İlk kez küçüklüğümde transistörlü radyo diye duymuştum bu sözü. Doğrusunu isterseniz ne olduğunu pek de bilmiyordum o zamanlar.

Daha sonra, yani lise yıllarında elektronik koluna katılmıştım ve yakından bir transistör ne demektir görmüştüm. Bir sürü incik boncuk şeyi birbirine lehimleyip bir takım basit devreler yapıyorduk bu kolda. 

Bir de entegre devreler vardı, küçücük, transistör denen şeyin çok bacaklı olanları. 

İçinde fabrikasyon olarak yapılmış bir sürü transistör ve diyotlar, bir de dirençler vardır entegre devrelerin.

Epey de nazik parçalardır. Azıcık fazla tutsan lehim tabancasını yanıverir, sonra da ödediğin onca paraya mı yanarsın artık, yoksa devre bitmeden çalışıp çalışmadığını anlayamadığın için devreyi bitirmek için harcadığın onca emeğe mi yanarsın, ya da uğraş dur bulmaya devre niye çalışmıyor diye bittiğinde, ardından hatayı bulmak için harcadığın zamana mı yanarsın. Yani zor iştir elektronik devre yapmak.

Elektronik devrelerle uğraşmak, bir şeyler üretmek zevklidir, ama bir o kadar da yorucudur.

Yıllar oldu, artık hiç uğraşmıyorum böyle şeylerle.

Yine de bitirip de elektriği verince devre düzgün çalışıyorsa değme keyfine. 

Emek harcamışsın ve boşa da gitmemiş emeğin. Bak ne güzel çalışıyor yaptığın şey!

Küçücük alet ile yakındaki radyo yayınını alabiliyorsun mesela! Hem de neredeyse bitmeye yüz tutmuş bir kalem pil ile bile günlerce bana mısın demeden çalışıyor yaptığın FM radyo.

Eyvah! Talat yüzbaşı!

Nedir bakalım o kulağındaki?

Kol çalışmasında yapmıştım komutanım, transistörlü radyo! 

Etüt vakti böyle şeylerle uğraşmanın yasak olduğunu bilmiyor musun?

Hafta sonu cezalısın! Disiplin puanını da kırıyorum senin!

Lise yılları güzel anılarla dolu gerçekten.

***

Peki transistör dediğimiz şey neyin nesidir?

Hammaddesi bir yarı iletken, silisyum.

Üç bacağı olur, iki bacağı arasından geçen akımı ortadaki bacak ile kontrol edersin. 

Yani bir mantık devresidir aslında, on off, kontrol bacağına verdiğin çok daha az akım ile ana bacaklar arasındaki daha yüksek akımı kontrol edersin. 

Aynı musluktan akan su gibi, musluğu istediğin gibi kısabileceğin bir ayar kolu vardır diyelim.

Elektronik dünyasında diyotlar, dirençler, kapasitörler ve daha bir sürü parça kullanılır, ama eğer bir devrim ise söz konusu olan transistörlerin bulunuşu tam da elektronik devrimi olmuştur.

Zaten ardından da daha çok radyo teknolojisi değil de, bilgisayar teknolojisi gelişmiştir.

***

Bugün artık neredeyse atom seviyesinde transistörler kullanılıyor bilgisayar çiplerinde, ya da çip teknolojisinde.

Çip diyoruz da, çip dediğimiz aslında benim lisedeki elektronik kolunda çokça kullandığım o entegre devredir çip denilen şey. 

Bugün artık o kadar çok transistör yerleştirebiliyorlar ki o küçücük entegre devreler içine, içinden geçen akım sebebiyle o çipin direncinden dolayı ürettiği ısı çok büyük sorun oluyor.

***

Evet, transistör demek bir anlamda yarı iletken demek. 

Yarı iletken olarak da çip teknolojisinde silisyum elementi (İngilizce adıyla silikon!) kullanılıyor. 

Silisyum nedir?

Bildiğimiz ince beyaz kum, deniz kenarlarında olur ya, bembeyaz incecik kum. İşte o kumun ana maddesi silisyumdur. Aynı zamanda cam da yaptığımız element. Periyodik tabloda “Si” ile gösteriliyor ve atom numarası 14 olan element. Her yerde bulunur.

Ancak çip teknolojisinde gelinen son noktada artık silisyumun kimyasal özellikleri bunca transistör devreleri için ısıya dayanım açısından yeterli olmuyor. Tamam, iyi bir yarı iletken, ancak artık ısı dayanımı yetmiyor.

Dolayısıyla da bilgisayarları uzun süredir daha hızlı ve daha kapasiteli yapamıyoruz.

Bilgisayar teknolojisi neredeyse limitlerine ulaşmış durumda!

Tamam, hardware olarak değil de, software, yani yeni yeni işletim sistemi programları ile daha hızlı işlem yapabilen bilgisayarlar her gün piyasaya sürülüyor. 

Bu bilgisayarlarda yeni yeni çipler de kullanılıyor. 

Ancak yapılan çiplerin aslında bir önceki modelden öyle dişe dokunur bir farklılıkları da olmuyor. 

İçlerindeki devrelerin bir takım yerleşim değişiklikleri ile suni olarak daha hızlı işlem yapmaları sağlanıyor, hepsi bu.

Gerçekte ise çok daha küçük transistörlere ihtiyaç var, çok daha fazla transistör sığdırılmalı çipin içine. Çok daha hızlı çalışmalı günümüz ihtiyacını giderecek çipler.

Bu da çok daha fazla ısı üretimi demek! 

Yanıyor çipler bu kadar çok zorlamaya.

***

O zaman biz de silisyum dışında başka bir madde kullanırız! 

Daha fazla ısı dayanımı olan başka bir madde yok mu?

Hem yarı iletken olacak hem de daha fazla ısı dayanımı olacak!

Var mı böyle bir madde?

***

Bir süredir periyodik tablo üzerinde birtakım elementleri yazıyorum. 

Aslında benim aklıma hemen bizim yerli ve milli cevherimiz olan bor elementi geliyor.

Bildiğim kadarıyla borun ısı dayanımı birçok elementten çok daha yukarıda. 

Ancak ben bor bir yarı iletken midir, orasını bilmiyorum. 

***

Ancak bu konuda izlediğim videoda grafinden bahsediliyordu.

Aslında izlediğim videoda atomik seviyeye küçültülen transistörlerde kuantum mekaniği devreye giriyor deniliyordu ve “spintroniks” diye yeni bir metottan, ya da teknolojiden söz ediliyordu. 

Elektronik değil de spintronik!

Yani elektronların yükleri ile çalışan devreler değil de, spin özellikleri ile çalışan mantık devreleri. 

Elektronların spin, yani bir anlamda topaçlarda olduğu gibi kendi etraflarında dönüş özellikleri de var. 

Tam olarak bir topaç dönüşü gibi olmasa da bu spin denilen özellik, özellikle elektronun atom çekirdeğine düşmemesini sağlayan bir özellik.

Bir ara bu konuyu anlatan bir yazı da hazırlarım.

Kuantum dünyası bir sürü gizem içeriyor kendi içinde.

Bu spintronik neyin nesidir onu da araştırmak lazım.

***

İşte bu spintronik teknolojisi şimdilik laboratuvar ortamlarında inceleme ve deneme aşamasında olsa da, bir yandan da klasik transistör teknolojisinde yeni yeni elementlerle ya da bir takım kompozit maddelerle deneyler sürdürülüyormuş.

Bu deneylerde öne çıkan maddelerden biri de biraz önce sözünü ettiğim grafin maddesi.

Nedir grafin?

Karbon! Sadece bildiğimiz karbondan farkı karbon atomlarının altıgen şeklinde özel bir dizilimi olması.

Daha önce pil teknolojilerini anlatırken de karşımıza çıkmıştı biliyorsunuz bu madde.

Grafin ısıya karşı silisyum atomlarına nispeten çok daha yüksek dayanımlı bir madde. 

Ancak grafin ile bir sorunumuz var, grafin iyi bir yarı iletken değil!

Transistör teknolojisi ise kullanılan maddenin iyi bir yarı iletken olmasını gerektiriyor.

Grafinin yarı iletkenlik özelliği oldukça düşük ve bu yüzden şimdilik grafin ile yapılan denemeler tam olarak başarıya ulaşabilmiş değil deniyor.

Yine de piyasaya sürülen grafin çipler mevcutmuş. 

Bu çiplerde kullanılan teknoloji grafinden yapılan özel nano tüpler ile bu yarı iletkenlik özelliğine benzer bir özellik kazandırmak şeklinde olabilmiş ve çok da efektif bir çip olmadığı söyleniyor.

***

Bu ısınma sorunun çözümü için soğutma sistemleri de kullanılıyor tabii ki, ancak hem cep telefonları gibi el bilgisayarlarında soğutma amaçlı fan kullanma imkânı yok, hem de laptop gibi diz üstü bilgisayarlar da olsa, pil dayanımı açısından bu soğutma işi dertli bir iş ve dolayısıyla fan ile soğutmak tercih edilmiyor.

Yapılan araştırmalar soğutma olmadan bu sorunun çözümü üzerine.

***

İşte hem yarı iletkenlik özelliği olan ve hem de daha fazla ısı dayanımı olan bir madde de silisyum karbonat, yani kompozit bir malzeme.

Şimdi çip teknolojisinde silisyum karbonat kullanımı düşünülüyormuş ve silisyum karbonat denilen şey grafin ile silisyum birleşimi bir kompozit olduğu için ısı dayanımı da saf silisyuma oranla 10 kat daha fazla.

***

Görünen o ki, yakın gelecekte bilgisayar çipleri yine hız ve işlem kapasitesi olarak atağa kalkacaklar. 

En azından artık 10 kat daha fazla ısı dayanımı olan çipler yapabilmek mümkün olacak gibi görünüyor.

Isı dayanımı ile hızdan kaynaklı ısı üretimi arsanda nasıl bir ilişki vardır tam olarak bilmiyorum, belki hız da 10 kat artırılabiliyordur, belki de çok daha fazla artıyordur. 

Ya da hız iki katına çıkınca belki de ısı üretimi on kat artıyordur. 

Bu konuda bir bilgi yoktu baktığım kaynakta.

Yine de çok daha hızlı ve kapasiteli yeni çiplere hazır olun diye haber vereyim istedim.

***

Bu arada ben gerçekten bor elementi üzerine bizimkilerin hiç olmazsa biraz düşünmelerinde fayda olduğunu düşünüyorum. 

Belli mi olur, belki biz bilgisayar teknolojilerinde çığır açacak bir buluş yaparız. Bor bir yarı iletken mi acaba?

Moskova’dan herkese sevgi ve saygılarımla. 

Araştırmacı Yazar Deniz BURSALIOĞLU
Araştırmacı Yazar Deniz BURSALIOĞLU
Tüm Makaleler

  • 17.01.2024
  • Süre : 4 dk
  • 746 kez okundu

Google Ads