Kai Beckmann / Aralık 2024
Malzeme zekası, yarı iletkenlerin sürekli evriminde önemli bir rol oynuyor.
İlk ticari mikroişlemci olan Intel 4004, 1971’de piyasaya sürüldü. 12 mm2 ye 2.300 transistör sığdırılarak, hesaplamada bir devrime öncülük etti. 50 yıldan biraz fazla bir süre sonra, Apple’ın M2 Ultra’sı aynı hacme 134 milyar transistör içeriyor.
İlerlemenin ölçeğini kavramak zor olsa da, onlarca yıldır Moore Yasası tarafından yönlendirilen yarı iletkenlerin evrimi, kişisel bilgisayarların ve internetin ortaya çıkışından günümüzün yapay zeka devrimine kadar uzanan bir yol açtı.
Ancak bu inovasyon hızının garantisi yok ve yapay zekanın geleceğinden yeni bilişim paradigmalarına kadar teknolojik ilerlemenin bir sonraki sınırı ancak farklı düşünürsek gerçekleşecek.
Atomik zorluklar:
Modern mikroçip hem fiziğin hem de inanılırlığın sınırlarını zorlar. Atomik kesinlik öyle bir seviyededir ki, birkaç atom tüm bir çipin işlevine karar verebilir. Bu mühendislik harikası, daha hızlı, daha küçük transistörler yaratan 50 yılı aşkın üstel ölçeklemenin sonucudur.
Ancak ne kadar küçülebileceğimizin fiziksel sınırlarına ulaşıyoruz, maliyetler karmaşıklıkla birlikte katlanarak artıyor ve verimli güç tüketimi giderek zorlaşıyor. Buna paralel olarak, YZ giderek daha fazla bilgi işlem gücü talep ediyor. Epoch AI’dan alınan veriler, YZ geliştirmek için gereken bilgi işlem miktarının Moore Yasası’nı hızla geride bıraktığını ve 2010’dan bu yana “derin öğrenme çağında” her altı ayda bir iki katına çıktığını gösteriyor. (Not: Moore Yasası ile ilgili açıklama metnin sonunda yer almaktadır.)
Bu birbirine bağlı eğilimler yalnızca endüstri için değil, toplumun tamamı için de zorluklar ortaya koyuyor. Yeni yarı iletken inovasyonu olmadan, günümüzün YZ modelleri ve araştırmaları hesaplama kaynaklarından mahrum kalacak ve ölçeklenip evrimleşmekte zorlanacak. YZ, otonom araçlar ve gelişmiş robotik gibi önemli sektörler darboğazlara girecek ve yüksek performanslı bilgi işlem ve AI’dan kaynaklanan enerji kullanımı artmaya devam edecek.
Malzeme zekası:
Bu dönüm noktasında, dökümhanelerden ve tasarımcılardan son derece uzmanlaşmış ekipman üreticilerine ve malzeme çözümleri sağlayıcılarına kadar karmaşık, küresel bir ekosistem, cevapları bulmak için her zamankinden daha yakın bir şekilde birlikte çalışıyor. Hepsinin oynayacağı bir rol var ve malzemelerin rolü, yonga plakasını oluşturan silikonun çok ama çok ötesine uzanıyor.
Malzeme zekası çip üretim sürecinin hemen her aşamasında mevcuttur; ister moleküler ölçekte devreleri oymak için kimyasal reaksiyonlarda (aşındırma) ister atomik hassasiyetle bir yonga üzerine inanılmaz derecede ince katmanlar eklemekte olsun: bir insan saçı, ön uç katmanlardan 25.000 kat daha kalındır.
Evet, malzemeler bir çipin fiziksel temelini ve daha güçlü ve kompakt bileşenlerin özünü sağlar. Ancak aynı zamanda son on yıllarda endüstrinin hızlı ilerlemesinin temelini oluşturan gelişmiş üretim yöntemleri ve yeni çip tasarımlarının da ayrılmaz bir parçasıdırlar.
Bu nedenle, minyatürleştirmenin sınırlarıyla boğuşurken malzeme bilimi daha da önem kazanıyor. Endüstrinin çip verimliliğini, hızını ve gücünü artırabilecek yeni tasarım ve teknolojileri ortaya çıkarması için her zamankinden daha fazla gelişmiş malzemelere ihtiyaç duyuluyor.
Enerji tüketimini düşürürken yüzey alanı kullanımını optimize etmek için üçüncü boyut ve yığın katmanlarını benimseyen yeni çip mimarileri görüyoruz. Endüstri, farklı işlevlere sahip ayrı “çiplerin” daha verimli, güçlü tek bir çipe birleştirildiği gelişmiş paketleme tekniklerinden yararlanıyor. Buna heterojen entegrasyon denir.
Malzemeler ayrıca endüstrinin geleneksel bileşimlerin ötesine bakmasına olanak sağlıyor. Örneğin fotonik çipler, veri iletmek için elektrik yerine ışığı kullanır. Her durumda, ortaklarımız çiplerde daha önce hiç kullanılmamış malzemeleri keşfetmemize ve bunların atom seviyesinde kullanımına rehberlik etmemize güveniyor. Bu da, yapay zekanın yakın gelecekte gelişmesi için gerekli koşulları teşvik ediyor.
Yeni ufuklar:
Bir sonraki büyük sıçrama farklı düşünmeyi içerecek. Teknolojik ilerlemenin geleceği, geleneksel bilişimin ötesine bakma yeteneğimizle tanımlanacak.
Enerji verimliliği, maliyetler ve ölçeklenebilirlik konusundaki artan endişelere yanıtlar, biyolojik süreçlerden ilham alan veya kuantum mekaniği prensiplerine dayanan iddialı yeni yaklaşımlarda bulunacaktır.
Kuantum bilişim henüz emekleme aşamasındayken, klasik bilgisayarların yeteneklerinin çok ötesinde işlem gücü ve verimlilik vaat ediyor. Pratik, ölçeklenebilir kuantum sistemleri hala çok uzakta olsa bile, bunların geliştirilmesi son teknoloji malzemelerin keşfine ve uygulanmasına bağlıdır.
Benzer şekilde, kendi sinir ağlarımızı taklit eden mimarilere sahip insan beynine göre modellenen nöromorfik hesaplama gibi ortaya çıkan paradigmalar, YZ gelişiminin bir sonraki aşamasının kilidini açmak için ateş gücü ve enerji verimliliği sağlayabilir. Yapay sinapslar ve nöronların derinden karmaşık bir ağından oluşan bu çipler, geleneksel ölçeklenebilirlik engellerini ve hafızayı ve işlemeyi ayıran günümüz Von Neumann bilgisayarlarının sınırlamalarını ortadan kaldıracaktır.
Biyolojimiz, doğal seçilimle evrimleşmiş süper karmaşık, iç içe geçmiş sistemlerden oluşur, ancak verimsiz olabilir; insan beyni olağanüstü hesaplama gücü becerilerine sahiptir, ancak aynı zamanda uyku ve dikkatli bakım gerektirir. En heyecan verici adım, biyolojiden ilham alan sistemleri nihayet anlamak ve tasarlamak için gelişmiş hesaplamayı (YZ ve kuantum) kullanmak olacaktır. Bu kombinasyon, yeni nesil hesaplamanın gücünü ve yaygınlığını ve insan refahına ilişkin ilerlemeleri yönlendirecektir.
O zamana kadar, YZ’nın gelişimini yönlendirmek için daha fazla işlem gücüne yönelik doymak bilmez talep, Moore Yasası’nın ve fiziğin kısıtlamalarının ortadan kalkmasıyla boğuşan bir sektör için zor sorular ortaya koyuyor. YZ’nın hayatımızın her alanında dönüştürücü potansiyelini ilerletmek için daha güçlü, daha verimli ve daha hızlı çipler üretme yarışı başladı.
Malzemeler, yeni nesil yarı iletkenlerin üretilmesinde ve yarının teknolojisini sunacak yeni bilgi işlem paradigmalarının mümkün kılınmasında gizli ama giderek daha önemli bir rol oynuyor.
Ancak malzeme biliminin en önemli rolü henüz gelmedi. Gerçek potansiyeli, bizi ve yapay zekayı, biyolojinin yapı taşlarını kullanarak silikonun ötesine, yeni ufuklara ve bilim kurgu alanlarına taşımak olacak.
EMD Electronics, ABD ve Kanada’da Merck KGaA, Darmstadt, Almanya’nın Elektronik işletmesidir.
Moore yasası, entegre bir devredeki (IC) transistör sayısının yaklaşık her iki yılda bir iki katına çıktığı gözlemidir . Moore yasası, tarihsel bir eğilimin gözlemi ve projeksiyonudur . Bir fizik yasası olmaktan ziyade , deneysel bir ilişkidir . Bir deneyim eğrisi yasasıdır , üretimdeki deneyimden elde edilen verimlilik kazanımlarını nicelleştiren bir yasa türüdür.
Gözlem, Fairchild Semiconductor ve Intel’in kurucu ortağı ve ikincisinin eski CEO’su olan Gordon Moore’un adını taşıyor. Moore, 1965’te entegre devre başına bileşen sayısının her yıl iki katına çıktığını [ a ] belirtmiş ve bu büyüme oranının en az on yıl daha devam edeceğini öngörmüştü. 1975’te, bir sonraki on yıla bakarak, tahmini her iki yılda bir iki katına çıkacak şekilde revize etti ve bileşik yıllık büyüme oranı (CAGR) %41 oldu. Moore’un deneysel kanıtı, tarihsel eğilimin devam edeceğini doğrudan ima etmiyordu, ancak tahmini 1975’ten beri geçerliliğini koruyor ve o zamandan beri bir “yasa” olarak biliniyor.
Moore’un öngörüsü, yarı iletken endüstrisinde uzun vadeli planlamaya rehberlik etmek ve araştırma ve geliştirme için hedefler belirlemek amacıyla kullanılmış ve böylece bir bakıma kendini gerçekleştiren bir kehanet işlevi görmüştür . Kalite ayarlı mikroişlemci fiyatlarındaki düşüş, bellek kapasitesindeki ( RAM ve flaş ) artış, sensörlerin iyileştirilmesi ve hatta dijital kameralardaki piksel sayısı ve boyutu gibi dijital elektronikteki gelişmeler Moore yasasıyla güçlü bir şekilde bağlantılıdır. Dijital elektronikteki bu devam eden değişimler, teknolojik ve sosyal değişimin, üretkenliğin ve ekonomik büyümenin itici gücü olmuştur .
https://en.wikipedia.org/wiki/Moore%27s_law