Sayfa 22

Ellili yılların sonuna doğru Texas Instruments, bir mühendisinin en yeni buluşlarından birisi olarak, Jack Kilby'nin entegre devresinin çalışan birkaç prototipini üretmek için çılgınca bir koşuşturmaya girişti. Bu çip üzerindeki devreyi yıllık Radyo Mühendisleri toplantısında ilan etmeyi planlamaktaydılar. Toplantıda, TI'ın başkanı entegre devrenin transistörden bu yana en önemli buluş olacağını ve büyük ilgi toplayacağını tahmin ediyordu. Ama hevesi kursağında kaldı.

Electronics dergisi toplantıdaki yenilikleri özel bir sayı halinde en ufak ayrıntılarına kadar verirken entegre devreden (IC) tek kelime bile etmedi. Ve IC ilk kez basında yer aldığında soğuk gözle karşılandı. (Ne de olsa, silikon adi bir malzeme olarak görülmekteydi.) Entegre devrenin yakında dünyayı değiştireceğini toplantıya katılanlardan pek az kişi tahmin etti.

Birkaç yıl öncesine kadar teknolojinin gözdesi transistör, vakum tüpleriyle karşılaşılan problemlerin çoğunu çözdü. Transistörler daha küçük, daha verimli ve daha güvenilirdiler, ancak henüz çözemedikleri bir önemli problem vardı. Transistörleri ne kadar küçük, verimli veya güçlü yaparsanız yapın, bağlantı problemi ile karşı karşıya kalmaktaydınız. Bu ikilem, yani karmaşık aletler tarafından gereksinim duyulan transistörler arası bağlantıları nasıl fiziksel olarak gerçekleştirebileceğiniz, bir transistörlü radyo düşündüğünüzde fazla belirgin olarak görünmese de, iş bilgisayara gelince bu bağlantıların sayısı kolaylıkla milyonları bularak büyük bir sorun yaratmaktaydı.

Çipler bu bağlantı problemini pek çok transistörün bir posta pulu boyutundaki tek bir silikon üzerine yerleştirilmesiyle çözdüler,

Bir çipteki transistörlerin sayısı ilk çiplerde 10'dan daha azken bugünün çiplerinde yüz binlere varmaktadır. Başka bir deyişle çiplerin kapasiteleri bulunmalarından geçen birkaç yıl öncesine kadar katlanarak artmıştır. Ancak çip yüzeyine her geçen gün daha çok parça yerleştiren çip dizayncıları, fiziksel limitlere varmaya başladıklarından eski bağlantı problemi yeniden belirdi.

Günümüzün Çipleri

Bilgisayar çiplerinin son yıllarda yaptığı ilerlemeyi görebilmek için rastgele erişimli bellek yani bilgisayar RAM'larındaki gelişmelere bakmak yeterli olacaktır. RAM'ın değeri byte olarak ölçülür ve bir byte yaklaşık olarak bir yazı karakterine eşittir. Yakın bir süre öncesine kadar ev bilgisayarlarının ortalama belleği 4K (4 kilobyte) kadardı. Kısa zamanda 16K standart haline geldi. Commodore 64 ortaya çıktığında, 64K kıstas oldu ve sonra da IBM PC 128K'yi minimum olarak belirledi. Bugün, bir PC veya Motorola 68000 işlemcisini kullanan makineler için 512K en düşük sınır olarak kabul ediliyor ve eğer makine bir megabyte'tan (1024K) daha az RAM'a sahipse düşük güçte kullanıldığı gözüyle bakılıyor. Son zamanlarda gigabyte'ları (1024 megabyte) adresleyebilen makinelerin yanında 64K gerçekten küçük bir rakam gibi görünüyor. İlgisiz bir gözlemci için bellek ve işleme gücü her yıl artmaya devam edecekmiş gibi görünebilir. Maalesef, çip dizayncıları bu sefer -en azından- zor bir durumla karşı karşıyalar. Problemi anlamak kolay. Çipin yüzeyine daha ve daha çok parça artan bir yoğunlukla yerleştirildiğinde, bağlantılar o kadar birbirine yakın hale geliyorlar ki, aralarından çipin mikroskobik transistörlerini açıp kapatmaya yetecek sayıda elektron geçemiyor. Şu anki çip teknolojisinin kesin limitleri nelerdir? Texas Instruments, Dallas şirketinin başkan vekili ve teknik sorumlusu George Heilmeier klasik transistör yapıları ve şu an geçerli tekniklerle çip başına 20 milyon parçalık bir yoğunluğun limit olduğunu söylüyor. Bu rakam herhangi bir kimsenin ihtiyaç duyacağından çok daha fazlaymış gibi görünebilir, ancak dizayncılar şimdiden gelecekteki uygulamalar için geçerli olacağını düşündükleri milyar-transistör çipi üzerinde çalışıyorlar.

Gelecek Nesil

Bir çipin içindeki parçaların sayısını artırmanın iki basit yolu var. Birincisi, çipin parçalarını daha küçük yapmak. (Ve bu da esasen son 25 yıldır yapılmakta olan şey.) Diğeriyse parçaları aynı ölçülerde bırakıp çipi daha büyük yapmak. Her iki metod da araştırılmakta. Çiplere daha çok transistör yerleştirmeye çalışan dizayncılar yeni malzemeler kullanarak ve çip yapılarını yeniden dizayn ederek çiplere daha çok parça koymanın yeni yolları üzerinde deneyler yapıyorlar. Bunun yeni bir yolu çipin kapsamı olan parçaları birbirleri üzerine yerleştirmek. Böylece çip, yakın geçmişteki düz iki-boyutlu yüzey yerine üç boyutlu bir obje haline geliyor. Superlattice adı verilen bir yapı sayesinde birkaç atom kalınlığındaki parçalarla transistörün yaptığı işler gerçekleştirilebilecek. Yeni malzemelere gelince. Safir bunlar içinde şansı en yüksek olanlardan biri, ancak safirin maliyeti silikonun maliyetinin dört katının üzerinde. Ekonomik engellerin yeni çiplerin dizaynında önemli rol oynadığını akıldan çıkarmamak gerekli. Üzerinde araştırma yapılan alanlar içinde ilginç bir tanesi çipleri wafer denen ince plakalarla birleştirerek herbiri tek olarak duran çipler yerine birleşik ve esasen daha büyük çipler yapma deneyleri. Bu tekniği kullanarak dünyanın halen en büyük bilgisayarı olan Cray 2'nin işlem gücünün 30x20 cm'lik bir kutuya sığdırılması mümkün olabilir. Çiplerin ince plakalarla bağlanması baş ağrıtan çipler arası bağlantı problemini azaltıyor. Plaka en basitinden sinyalin katetmesi gereken yolu kısaltmakta. Bunun sonucu olarak büyük bir sürat artışı gözleniyor. Bu ince plakalar disk drive'ların yerini alabilecek dış bellek birimlerinde de kullanılıyor. Ancak bu plakalarla karşılaşılan bir problem üretim sırasında meydana gelen çatlak veya diğer kusurların sayısı -bu sayı 200'e kadar çıkabiliyor. Çiplerin yapısı o kadar küçük ki, çip üretilirken içine çok ufak bir toz zerresinin girmesi onu işe yaramaz hale getirmeye yetiyor. Üretilen bin çip içinde hatalı olanlar doğru çöpe atılıyor. Ayrıca plakaların olağanüstü inceliği ve genelde küçük olan boyutları nedeniyle, çatlakların ortadan kaldırılması bugünün teknolojisi ile imkansız görünüyor. Her plakada mutlaka birkaç çatlak meydana geliyor. Bunu düzeltecek bir yol bulmak problem. Timex/Sinclair ve Oric bilgisayarlar dizayncısı Clive Sinclair, bu probleme kısmen bir çözüm bulmuş gibi. Sinclair, plakalar üzerinde yaptığı deneylerde işlemcilerle plaka üzerindeki çatlakları bularak onları plakanın sadece iyi bölgelerine girilebilecek şekilde mantıksal olarak devre dışı bırakıyor. Bu fikir hard diskler üzerinde bozuk sektörler bulup onları kullanımdan izole eden programcıların mantığına benziyor.