Dünyanın En Yüksek Çipi, Moore Yasası’nı Üçüncü Boyuta Taşımak Üzere
Ancak şu an, transistörler atom ölçeğine yaklaşırken bu sürekli küçülme süreci artık kuantum etkileri nedeniyle fiziksel sınırlarla karşılaşıyor. Bu aşamada, bir uluslararası araştırma ekibi, çiplerin yatay olarak değil, dikey olarak inşa edilmesi gerektiğini savunuyor.
Günümüzdekilerden farklı
Bu çerçevede, her biri 100 transistör içeren 41 katmandan oluşan yeni bir yarı iletken çip tasarımı geliştirildi. Bu yoğunluk, önceki hibrit çiplerdeki değerlerin yaklaşık on katı. Bu tasarım, şimdiye kadar inşa edilmiş en yüksek çip olma özelliğini taşırken, devre yoğunluğunu altı kat arttırarak performans artışı sağlıyor, transistörleri daha da küçültmeye gerek kalmıyor.
Bugün AMD’nin Ryzen 7 9800X3D işlemcileri, yongaları üst üste istifleyerek artan bellek kapasitesi sunuyor. SSD’lerde kullanılan NAND bellekler de oldukça fazla katmandan oluşuyor. Ancak bu yöntemler temelde tek katmanlı transistör dizileri üzerine kurulu. KAUST’un geliştirdiği yeni yöntemle, tek bir çip içerisinde çok katmanlı transistör yapısı oluşturularak bu sınır ilk kez aşılmış oluyor.
Li, “Altı veya daha fazla transistör katmanını dikey olarak istiflemek, devre yoğunluğunu yatay boyutları küçültmeden artırmamıza imkan tanıyor. Altı katmanlı bir yapı ile tek katmanda elde edilen alana göre 600% daha fazla mantık fonksiyonu entegre edebilmekteyiz, bu da daha yüksek performans ve daha az güç tüketimi sağlıyor” diyor.
Transistör gökdelenleri
Geliştirilen sistem, bir gökdelenle karşılaştırılıyor. Tıpkı bu büyük yapılar gibi, çiplerde de her katmanın yüksek hassasiyetle inşa edilmesi gerekiyor. Araştırma ekibi, bu “katmanlar arası pürüzlülük” sorununu çözmek için yenilikçi üretim stratejileri geliştirdi. Elde edilen hassasiyet, yüzey pürüzlülüğünde yalnızca 3,63 nanometre olarak belirlendi. Bu kadar keskin bir hassasiyet, performans kaybını en aza indirmek açısından olağanüstü önem taşıyor. En kritik husus ise, tüm katmanların oda sıcaklığına yakın koşullarda uygulanmasıydı.
Bu düşük sıcaklıkta üretim yöntemi, yalnızca bir mühendislik başarısı değil, aynı zamanda esnek malzemelerin kullanılmasını da sağlıyor. Geleneksel yarı iletken işlemleri genellikle 400°C’nin üzerine çıktığından, plastik veya polimer tabanlı malzemeler zarar görüyordu. Yeni geliştirme, bu sorunu ortadan kaldırarak esnek elektroniklerin yolunu açıyor.
450 kat daha düşük enerji tüketimi!
Ekip, tasarım güvenilirliğini göstermek amacıyla 600 çip üretti. Tüm üretimler, benzer performans gösterirken, güç tüketimi yalnızca 0,47 mikrowatt olarak belirlendi. Karşılaştırırsak, gelişmiş tek katmanlı çiplerde bu değer 210 mikrowatt; yani yeni tasarım, yaklaşık 450 kat daha az enerjiyle aynı işlemleri gerçekleştirimektedir.
Li, bu teknolojinin başlangıçta giyilebilir sağlık sensörleri, akıllı etiketler ve esnek ekranlar alanlarında kullanılacağını belirtiyor. Düşük enerji tüketimi ve mekanik esneklik, bu tür cihazlar için büyük önem taşıyor. Uzun vadede, araştırmacılar büyük yüzey alanlarına sahip bilgi işleme sistemleri veya ‘elektronik deriler’ gibi kavramların geliştirilmesini bekliyor. Bu sistemler, nesne veya yapı yüzeylerinde veri algılama, işleme ve iletişim işlevlerini aynı anda yerine getirebilecek.
Diğer taraftan, yeni yapı, henüz yüksek sıcaklıkta çalışan işlemciler için uygun değil. Transistörler, 50°C üzerindeki sıcaklıklarda kararsız davranış sergiliyor, bu nedenle ilk hedef giyilebilir teknolojiler olarak belirlenmiş durumda.
Moore Yasası uzun zamandır “sonuna yaklaşıyor” şeklinde anılıyordu. Ancak KAUST’un bu yeni yaklaşımı, yasanın ölmediğini, sadece “yeni bir yön” aldığını gözler önüne seriyor.
Kaynakça
https://english.elpais.com/technology/2025-11-04/the-worlds-tallest-chip-defies-the-limits-of-computing-goodbye-to-moores-law.html
https://www.nature.com/articles/s41928-025-01469-0
