Son bir araştırmaya göre, “faz-değiştirici” olarak bilinen malzemelerle yapılan aygıtlar; mevcut bilgisayarlarda silikon aygıtların yerine kullanılabilir. Böylece bilgisayarlar daha hızlı, daha küçük, daha çevre dostu ürünlere dönüşebilir.
GÖRSEL: Oliver Hammond/Flickr
İlk kez 1960’larda geliştirilen “faz değiştirici malzemeler (PCM)”, yapıların iki türü arasında farklı elektriksel durumlara değişebiliyor; yani, iletken kristal yapıya sahip malzeme yalnızca saniyenin milyarda biri bir sürede, camsı yalıtkan bir malzeme haline gelebiliyor.
İngiltere’deki Cambridge Üniversitesi, Singapur’dan A*STAR Veri Toplama Enstitüsü ile Singapur Teknoloji ve Tasarım Üniversitesinden bilimcilerin katılımıyla oluşan uluslararası araştırma ekibi, bilgisayarlar için, bugünün ortalama dizüstü bilgisayarlarından 500 ve 1000 kat daha hızlı bilgi işleyen, PCM tabanlı işlemci geliştirdi. Üstelik bu işlemciler, silikon tabanlı olanlara göre çok daha az enerji harcıyor.
Günümüzün bilgisayarları, akıllı telefonları ve tabletleri, çalışmalarını sağlayan hesapları işlemek için, silikon-tabanlı “programlanabilir mantık devrelerini” kullanıyor. Bir kez işlenen hesapların sonuçları bir silikon-tabanlı bellek aygıtında saklanıyor. Şimdiye dek, mühendisler daha hızlı bir bilgisayar yapmak isterlerse; her birini çok daha incecik yapmak zorunda oldukları mantık devrelerinin sayısını arttırıp makineye sığdırmak zorundaydı. Ama, geldiğimiz noktada, silikon-tabanlı mantık devrelerinin daha da küçültülmesi sağlanamıyor.
Cambridg Üniversitesi Kimya Bölümünden ve araştırma ekibinin lideri Stephen Elliott, yaptığı basın açıklamasında, “Daha hızlı bilgisayarlara olan talep arttıkça, biz de teknolojik olarak silikon yeteneklerinin sınırına hızla ulaştık.” diyor.
An itibarıyla, en küçük silikon-tabanlı mantık devreleri ve bellek aygıtları yaklaşık 20 nanometre boyutunda (bir insan saç telinden 4000 kat daha ince) ve katmanlar halinde üretiliyor. Araştırmacıların raporuna göre, yonga üzerinde devre ve bellek aygıtlarının sayısını daha da arttırmak için aygıtlar daha da minikleşince, veri kaybıyla sonuçlanan teknolojik kusurlar da ortaya çıkacak. Oysa, yaklaşık 2 nanometreye kadar iş görebildikleri kanıtlandığından beri, PCM aygıtlar, bu boyut-ölçek sınırlamasının üstesinden gelebilir.
“Mantık devrelerini ve bellek cihazlarını hiçbir şekilde daha da küçültemiyorsanız, bilgisayarları daha da hızlandırmanın başka bir yolu; her bir tamamlanabilir ve biriktirilebilir hesaplama miktarını arttırmaktır. Ama silikon aygıtlar artık daha fazla küçültülemediğinden, hali hazırda yapılandan daha hızlı hesap yapması da düşünülemez.”
İşte Cambridge ve Singapore’dan araştırmacılar, daha hızlı çalışan makineler üretmenin, silikondan farklı olarak, PCM-tabanlı mantık devreleri ve bellek aygıtlarıyla olanaklı olduğunu gösterdi. Üstelik PCM aygıtlar çok daha kısa zamanda ve çok daha az enerji harcayarak çalışacak. Bilgiyi bir yerde üretip başka bir yerde saklayan silikon-tabanlı olanlardan farklı olarak, PCM mantık devrelerini kullanan aygıtlarda, bilgi üretildiği yerde saklanacak.
Araştırma ekibi, şimdilerde, yeni aygıtlarının bir bilgisayar içine nasıl dahil edileceğini çözmek zorunda. Bunu da başarırlarsa, şimdi sahip olduğumuzdan, çok daha az enerji harcayan, çok daha az yer kaplayan ve en önemlisi kat be kat daha hızlı bilgisayarlara kavuşmamız yakındır.
Çalışmanın sonuçları Proceedings of the National Academy of Sciences adlı periyodikte yayınlandı.