?Spintronic? kelimesini şimdiye kadar duymamış olabilirsiniz. Bunun sebebi henüz geliştirilmekte olan bir teknoloji olmasıdır. Donanım dünyası için neler getirecek, avantajları varmıdır ? Bu yazıda bu konulara açıklık getirmek istedim.
Konumuza bilgisayar tarihine göz atarak başlayalım.
1830 yılında Charles Babbage(1792-1871) fark makinasını ve analitik makinayı tasarlamıştı.
Charles Babbage tasarımında başarı elde edememişti ancak bu tasarım sayesinde hesaplama işlerinin elektro mekanik araçlara yaptırılması görüşü doğmuştu, bu sayede fikir olarak günümüz bilgisayarların gelişmesi için öncü olmuştur.
İlerleyen yıllarda ise teknoloji hızla gelişmeye devam etti.
Z1, MARK1, ENIAC gibi bilgisayarlarda da vakumlu tüp teknolojisi kullanılıyordu. Aşağıdaki resim, koca bir odayı kaplayan ,John Presper Eckert & John W. Mauchly tarafından 1946 yılında geliştirilen ENIAC bilgisayarınına aittir.
Vakumlu tüpler yüzünden şu anda masa üstümüzde kullanabildiğimiz bilgisayarlar ,o yıllarda bir oda büyüklüğünde olmak zorundaydı.
Ancak 1958? de diot ve transistörlerin geliştirilmesiyle, teknolojide devrim yaratılmış oldu. Zamanla bilgisayar boyurları ufalmaya başladı.
Günümüz teknolojisinde işlemcideki Operantlar, yarı iletken alan etkili transistör olan MOSFET(Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors Metal oksit yarıiletken alan etkili transistör)ler ile gerçekleştiriliyor. MOSFET?lerde herhangi bir işlemin ,(örneğin AND, OR) gerçekleşmesi için transistörler üzerinden elektrik akımının geçmesi gerekmektedir. Basitçe anlatacak olursak tek bir biti(1 veya 0) tanımlamak için gerekli olan elektron miktarı çok fazladır. Fazla işlem miktarı daha fazla elektrik akımı isteyeceği için , bu da beraberinde ısı problemini getirir.
İşlemci üretici firmaları, mevcut üretim teknolojisinde bu problemi 130nm dan 90 nm?lık teknolojiye geçerek aşmaya çalışsalar da, fiziksel yapıdan kaynaklanan engeller ne yazıkki teknolojinin önüne geçiyor. Mesela işlemcinin çok daha hızlı çalışması için işlemlerin yapıldığı transistör sayısını arttırmak gerekiyor. Transistör sayısının artması veri pinlerinin , topraklama ve güç pinlerinin artması anlamına gelmektedir. Daha fazla pin ise daha fazla ısınma demektir. Bundan dolayı üretici firmalar da fiziksel engellerden dolayı mevcut teknoloji ile donanım hızlarının daha fazla arttırılamayacağı fikrine vardılar.
Spintronic Teknolojisi,
Argonne National Laboratories? de geliştirilmekte olan Spintronic teknoloji ise 1958 yılında yaşanan vakumlu tüp- transistör devrimi gibi olacağa benziyor.
Transistörlerde tek bir bit?in oluşturulması için gerekli olan çok sayıdaki elektronların yaptığı işi , Spintronic teknolojisi sayesinde tek bir elektron yapacak. Hemen hatırlatayım; Spin kelimesinin türkçe de karşılığı ?tur atmak?.Spintronic ise ?tur atan elektronlar? anlamına gelmektedir. Yani bu teknolojide elektron hareketleri kontrol altına alınarak yön veriliyor. Örneğin elektron bir yöne döndüğü zaman (1), diğer yöne döndüğü zaman (0) değerini alacak. Yani elektronlara yön vererek manyetik alan yaratılması sağlanacak. Bu durumda yarı iletken transistörlerde tek bir işlem için harcanan elektrik akımı, ve yol açtığı ısı problemi de ortadan kalkacak.
Müthiş değilmi!!!
Peki bu teknoloji sadece İşlemciyi mi etkileyecek? Hayır.
Günümüzde, CPU ve RAM yarı iletken teknolojisi ile çalışıyorlar, Hard disk ise verileri manyetik olarak depoluyor. Bu sebeple Hard disk üzerindeki bilgiler kalıcı olarak tutuluyor. Teknoloji geliştirenler ise spintronic teknolojisi sayesinde, RAM üzerindeki bilgilerin de kalıcı olabilmesinin peşindeler.
Bilgisayardaki elektrik gücünü kestiğimizde RAM deki bilgiler de siliniyor. Spintronic teknoloji kullanılarak üretilen manyetik RAM üzerindeki bilgiler kalıcı olacaktır. Tabi bu sayede artık hard diske ihtiyacımız kalmayacaktır. Günümüz teknolojisinde bilgisayarı açmak veya kapatmak istediğimizde bilgiler kalıcı olarak Harddiskte tutulduğu için beklemek zorunda kalıyoruz, oysa Manyetik RAM bilgileri kalıcı tutabildiğinde bilgisayarın açılma süresi bir kaç saniye ye düşecektir.Tabi aynı zamanda bilgisayar kasasının kapladığı alan da azalacaktır. İlerde karşımıza çıkacak kasa tasarımlarını siz hayal edinJ
Tüm spintronic teknolojisi ile Laptop, masaüztü ve sunucu bilgisayarlarda kullanılan donanımlar da çağ atlayacak. Örneğin İşlemcinin manyetik olduğunu düşünelim. Bu durumda işlemci mimarisini üretimden sonra yeniden programlanabilecek.
Argonne Labratuarlarında geliştirilen konseptler hala test aşamasında, ancak Manyetik depolama endüstrisinin MRAM(manyetik RAM) teknolojisi için yılda 150 milyon dolar yatırım yaptığını gözönüne alırsak, gelişmelerin hızla süreceği sonucuna da varabiliriz. Spintronic araştırmaları Stanford Üniversitesi Labratuarlarında devam ediyor. Ancak IBM ve Stanford araştırmacıları, spintronic ürünlerin 5-10 yıl dan önce ticari olarak satılmasını beklemediklerini söylüyorlar.
Sonuç olarak,
Sintronic çok etkili yenilikleri de beraberinde getirecek. Manyetik RAM , Manyetik CPU, küçülen bilgisayar kasaları, programlanabilir CPU, 1-2 saniyede açılan işletim sistemi...
Kaynak;
techtransfer.anl.gov
crn.com
energy.gov
elecdesign.com