Bilgisayarlar ve donanımlar günümüzün uç teknolojileri olsalar da aslında en temelinde bilgisayar işlemleri çok basit bir sürece dayanıyor: Belirli transistör setleri önceden belirlenmiş mantıksal işlevleri yerine getirerek işlemi tamlar. Ancak araştırmacılar transistörlerin sadece belirli bir görevi yerine getirmek yerine gerektiğinde devrelerin çeşitli işlevleri yerine getirecek şekilde değiştirilebileceği 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 ediyor. 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 kullanıyor. Aynı malzemelere rağmen ise güç tüketimi ve enerji verimliliğinde önemli gelişmeler vadediyor.
Çip üretimine yönelik geleneksel yaklaşım, yarı iletken malzemenin belirli yabancı atomlarla kasıtlı olarak karıştırılmasını (doping) gerektiriyor. Bu atomlar çevrelerindeki atomlardan bir elektron daha fazla elektrona sahip olduğunda, ilave elektron malzeme içinde nispeten daha kolay hareket edebiliyor. Kısaca doping işlemi elektrik akımının akabileceği yönü belirliyor. Buradaki sorun ise bu yönün transistör oluşturulduktan sonra değiştirilemiyor oluşu. RFET’ler ise kimyasal dopingin yerini, yarı iletken malzemenin kimyasal konfigürasyonunu kalıcı olarak değiştirmeyen yeni bir yöntem olan elektrostatik doping ile değiştiriyor. Karmaşık ve maliyetli kimyasal doping işlemi elektrik alanlarıyla değiştirildiğinde, transistörler farklı mantık işlemleri gerçekleştirmek üzere dinamik olarak yeniden yapılandırılabiliyor.
Geleneksel transistörler kadar küçük olmayacaklar
Araştırmacılar RFET’lerin tek başlarında tüm bir çip üzerinde kullanılmasının pek olası olmadığını, normal transistörlere olan ihtiyacı ortadan kaldırmak yerine bunların bir arada kullanılabileceğini söylüyor. Araştırmacılar RFET yaklaşımı ile gelecekte yeniden yapılandırılabilir bilgi işlem ve yapay zeka uygulamaları 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 gözler önüne serdi. Ayrıca bu devreler, bileşenleri yeniden yapılandırılarak başka devrelere dönüştürülebiliyor. Ancak teknoloji her yönüyle mükemmel değil. RFET’lerden oluşan devreleri mümkün kılmak için ek elektrotlara ihtiyaç duyuluyor. Bu ek elektrot ile transistörü açıp kapatmak için (klasik MOSFET’lerde olduğu gibi) cihazdan geçen akım akışı kontrol ediliyor. Ancak, her transistöre ilave elektrotlar eklemek sonuçta yer kaplıyor. Dolayısıyla RFET transistörleri standart CMOS transistörler kadar küçük yapmak büyük olasılıkla mümkün olmayacak.
Ancak yukarıda da dediğimiz gibi; İki transitör 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, zira RFET’ler farklı işlevleri yapmak için yapılandırılabilir. Daha az transistör, çip oluşturmak için daha az alan gerektiği, daha az alan da daha düşük güç tüketimi anlamına geliyor.