Araştırmacılar, geleneksel teknolojinin yerini alabilecek veya ona yardımcı olabilecek yeni nesil akıllı, kontrol edilebilir transistörler olarak bilinen RFET’leri geliştirdi.
Bilgisayarlar ve donanımlar günümüzün uç teknolojileri olsa da aslında en temelinde bilgisayar işlemleri çok basit bir sürece dayanır: Belirli transistör setleri önceden belirlenmiş mantıksal işlevleri yerine getirerek işlemi tamamlar. Ancak araştırmacılar, transistörlerin sadece belirli bir görevi yerine getirmek yerine gerektiğinde devrelerin çeşitli işlevleri yerine getirebileceği bir senaryoyu araştırıyor. Bu bağlamda, TU Wien’den bir araştırma ekibi, donanım düzeyinde esnek yeniden programlanabilen yeni nesil akıllı, kontrol edilebilir transistörler geliştirdi.
Yeniden Yapılandırılabilir Transistörler: RFET
Yeniden yapılandırılabilir transistörler, veri işlemede hem uyarlanabilirlik hem de verimlilik sağlayarak geleneksel yarı iletken teknolojisinden önemli bir ayrımı ifade eder. TU Wien’deki araştırmacılar, Yeniden Yapılandırılabilir Alan Etkili Transistörler veya kısaca RFET olarak adlandırılan yeni bir transistör teknolojisi geliştirdi. Geleneksel transistörler önceden belirlenmiş mantıksal işlevleri yerine getirmek üzere tasarlanırken, RFET’ler hareket halindeyken programlanabilen işlevlere sahip devreler oluşturmak için kullanılabilir.
Programlanabilir transistörler, yarı iletken endüstrisi tarafından kullanılan aynı malzemeleri, yani silikon ve germanyumu kullanır. Ancak aynı malzemelere rağmen güç tüketimi ve enerji verimliliğinde önemli gelişmeler vaat eder.
Çip üretimine yönelik geleneksel yaklaşım, yarı iletken malzemenin belirli yabancı atomlarla kasıtlı olarak karıştırılmasını (doping) gerektirir. Bu atomlar çevrelerindeki atomlardan bir elektron daha fazla elektrona sahip olduğunda, ilave elektron malzeme içinde nispeten daha kolay hareket edebilir. Kısaca doping işlemi, elektrik akımının akabileceği yönü belirler. Ancak buradaki sorun, bu yönün transistör oluşturulduktan sonra değiştirilememesi olarak karşımıza çıkar.
Geleneksel Transistörler Kadar Küçük Olmayacaklar
Araştırmacılar, RFET’lerin tek başlarına tüm bir çip üzerinde kullanılmasının pek olası olmadığını, normal transistörlere olan ihtiyacı ortadan kaldırmak yerine bunların bir arada kullanılabileceğini ifade ediyor. Araştırmacılar, RFET yaklaşımı ile gelecekte yeniden yapılandırılabilir bilgi işlem ve yapay zeka uygulamalarının oluşturulabileceğini de aktarıyor.
Araştırma ekibi, bu akıllı, yapılandırılabilir transistörleri ilk olarak 2021’de literatüre sunmuş olsa da şimdi, tüm temel lojik devrelerin bu yeniden yapılandırılabilir transistörler kullanılarak inşa edilebileceğini göstermiştir. Ayrıca bu devreler, bileşenleri yeniden yapılandırılarak başka devrelere dönüştürülebilmektedir. Ancak teknoloji her yönüyle mükemmel değildir. RFET’lerden oluşan devreleri mümkün kılmak için ek elektrotlara ihtiyaç duyulmaktadır. Bu ek elektrot ile transistörü açıp kapatmak için (klasik MOSFET’lerde olduğu gibi) cihazdan geçen akım akışı kontrol edilmektedir. Ancak, her transistöre ilave elektrotlar eklemek sonuçta yer kaplar. Dolayısıyla RFET transistörleri standart CMOS transistörler kadar küçük yapmak büyük olasılıkla mümkün olmayacaktır. Ancak yukarıda da belirtildiği gibi; İki transistör tipi bir arada kullanılabilir. Yapay zeka gibi spesifik bir ihtiyaca yönelik çiplerde bu tip bir yaklaşım verimlilikte önemli kazanımlar sağlayabilir. Bu yaklaşım ile devre içinde gerekli olan toplam transistör sayısı da azaltılabilir, çünkü RFET’ler farklı işlevleri yapmak için yapılandırılabilir. Daha az transistör, çip oluşturmak için daha az alan gerektiği gibi, daha az alan da daha düşük güç tüketimi anlamına gelmektedir.
