Dünyanın En Gelişmiş Mikroçipi' Tanıtıldı

Yılın ikinci yarısında seri üretime geçmesi beklenen TSMC, performans ve verimlilikte ileriye doğru büyük bir adımı temsil edeceğini ve potansiyel olarak teknolojik manzarayı yeniden şekillendireceğini vaat ediyor.

Mikroçipler, elektrikli diş fırçaları ve akıllı telefonlardan dizüstü bilgisayarlara ve ev aletlerine kadar neredeyse tüm elektronik cihazlarda bulunan modern teknolojinin temelidir. Milyarlarca transistör içeren mikroskobik devreler oluşturmak için silikon gibi malzemelerin katmanlanması ve aşındırılmasıyla yapılırlar.

Bu transistörler, elektrik akışını yöneten ve bilgisayarların çalışmasını sağlayan etkili küçük anahtarlardır. Genel olarak, bir çip ne kadar çok transistör içerirse, o kadar hızlı ve güçlü hale gelir

Mikroçip endüstrisi sürekli olarak daha küçük bir alana daha fazla transistör yerleştirmeye çalışarak daha hızlı, daha güçlü ve enerji verimli teknolojik cihazlara yol açmaktadır.

TSMC'nin 2nm teknolojisi, 3nm çipler olarak bilinen bir önceki en gelişmiş çipe kıyasla kayda değer faydalar sağlayacaktır. Bunlar arasında aynı güç seviyesinde bilgi işlem hızında %10-15 artış veya aynı hızda güç kullanımında %20-30 azalma yer almaktadır.

Ayrıca, 2nm çiplerdeki transistör yoğunluğu, 3nm teknolojisine kıyasla yaklaşık %15 oranında artmıştır. Bu da cihazların daha hızlı çalışmasını, daha az enerji tüketmesini ve daha karmaşık görevleri verimli bir şekilde yönetmesini sağlayacaktır.

Tayvan'ın mikroçip endüstrisi güvenliğiyle yakından bağlantılıdır. Yaygın ekonomik önemi, ABD ve müttefiklerini Tayvan'ı Çin istilası olasılığına karşı savunmaya teşvik ettiği için bazen “silikon kalkan” olarak anılmaktadır.

TSMC kısa bir süre önce ABD'de beş yeni fabrika kurmak için 100 milyar ABD$'lık (76 milyar £) bir anlaşma yaptı. Ancak 2nm çiplerin Tayvan dışında üretilip üretilemeyeceği konusunda belirsizlik var, zira bazı yetkililer bunun adanın güvenliğine zarar verebileceğinden endişe ediyor.

1987 yılında kurulan ve açılımı Taiwan Semiconductor Manufacturing Company olan TSMC, diğer şirketler için çip üretiyor. Tayvan, küresel “dökümhane” pazarının (yarı iletken üretiminin dış kaynak kullanımı) %60'ını oluşturuyor ve bunun büyük çoğunluğu tek başına TSMC'den geliyor.

TSMC'nin süper gelişmiş mikroçipleri diğer şirketler tarafından çok çeşitli cihazlarda kullanılmaktadır. Apple'ın iPhone, iPad ve Mac'lerde kullanılan A serisi işlemcilerini üretiyor, NVidia'nın makine öğrenimi ve yapay zeka uygulamaları için kullanılan grafik işlem birimlerini (GPU'lar) üretiyor.

Ayrıca AMD'nin dünya çapında süper bilgisayarlar tarafından kullanılan Ryzen ve EPYC işlemcilerini ve Samsung, Xiaomi, OnePlus ve Google telefonları tarafından kullanılan Qualcomm'un Snapdragon işlemcilerini üretiyor.

2020 yılında TSMC, akıllı telefon ve yüksek performanslı bilgi işlem (HPC) gelişiminde önemli bir rol oynayan 5nm FinFET teknolojisi adı verilen özel bir mikroçip minyatürleştirme sürecini başlattı. HPC, birden fazla işlemcinin karmaşık bilgi işlem problemleri üzerinde aynı anda çalışmasını sağlayan bir uygulamadır.

İki yıl sonra TSMC, daha da küçük mikroçiplere dayanan 3nm minyatürleştirme sürecini başlattı. Bu, performansı ve güç verimliliğini daha da artırdı. Örneğin Apple'ın A serisi işlemcisi bu teknolojiye dayanmaktadır.

2nm çiplere sahip akıllı telefonlar, dizüstü bilgisayarlar ve tabletler daha iyi performans ve daha uzun pil ömründen faydalanabilir. Bu da güçten ödün vermeden daha küçük ve daha hafif cihazların ortaya çıkmasını sağlayacaktır.

2nm çiplerin verimliliği ve hızı, sesli asistanlar, gerçek zamanlı dil çevirisi ve otonom bilgisayar sistemleri (minimum insan girdisi ile veya hiç insan girdisi olmadan çalışmak üzere tasarlanmış olanlar) gibi yapay zeka tabanlı uygulamaları geliştirme potansiyeline sahiptir.

Veri merkezleri daha az enerji tüketimi ve gelişmiş işlem kabiliyetleri ile karşılaşarak çevresel sürdürülebilirlik hedeflerine katkıda bulunabilir.

Otonom araçlar ve robotik gibi sektörler, yeni çiplerin artan işlem hızı ve güvenilirliğinden faydalanarak bu teknolojileri daha güvenli ve yaygın kullanım için daha pratik hale getirebilir.

Tüm bunlar kulağa gerçekten umut verici geliyor, ancak 2nm çipler teknolojik bir dönüm noktasını temsil ederken, aynı zamanda zorlukları da beraberinde getiriyor. Bunlardan ilki üretim karmaşıklığı ile ilgilidir.

2nm çiplerin üretilmesi, aşırı ultraviyole (EUV) litografi gibi son teknoloji teknikler gerektirmektedir. Bu karmaşık ve pahalı süreç üretim maliyetlerini artırmakta ve son derece yüksek hassasiyet gerektirmektedir.

Bir diğer büyük sorun ise ısıdır. Nispeten daha düşük tüketimle bile, transistörler küçüldükçe ve yoğunluklar arttıkça, ısı dağılımını yönetmek kritik bir zorluk haline gelir.

Aşırı ısınma çip performansını ve dayanıklılığını etkileyebilir. Ayrıca, bu kadar küçük bir ölçekte, silikon gibi geleneksel malzemeler performans sınırlarına ulaşabilir ve farklı malzemelerin araştırılmasını gerektirebilir.

Bununla birlikte, bu çiplerin sağladığı gelişmiş hesaplama gücü, enerji verimliliği ve minyatürleştirme, yeni bir tüketici ve endüstriyel bilgi işlem çağına açılan bir kapı olabilir.

Daha küçük çipler yarının teknolojisinde çığır açabilir ve sadece güçlü değil aynı zamanda sağduyulu ve daha çevre dostu cihazlar yaratabilir.

Domenico Vicinanza, Akıllı Sistemler ve Veri Bilimi Doçenti, Anglia Ruskin Üniversitesi

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.