Grafen tabanlı bellekle akılalmaz hız rekoru: Devrime göz kırpıldı

Çin’in önde gelen üniversitelerinden Fudan Üniversitesi’nden bilim insanları, yarı iletken dünyasında çığır açacak bir muvaffakiyete imza attı. “PoX” ismi verilen grafen tabanlı yeni jenerasyon flash bellek aygıtı, bilgiyi yalnızca 400 pikosaniyede yazabiliyor. Bu müddet, dört yüz trilyonda bir saniyeye karşılık geliyor ve bugüne kadar kaydedilen en süratli yarı iletken data yazma süresi olarak kayıtlara geçti.

Bu harikulâde suratın manası, PoX’un saniyede 25 milyar işlem gerçekleştirebilmesi demek. Karşılaştırmak gerekirse, bu paha bugüne kadar geliştirilen benzeri teknolojilere kıyasla yaklaşık 10 bin kat daha hızlı.

Devrim niteliğinde gelişme

Gelişen yapay zeka sistemleri, her geçen gün daha fazla data işliyor ve bu nedenle sadece işlemcilerin değil, bellek sistemlerinin de inanılmaz suratlara ulaşması gerekiyor. Lakin günümüz teknolojilerinde önemli bir ikilem mevcut: Statik RAM (SRAM) ve dinamik RAM (DRAM) üzere uç suratlara sahip süreksiz (volatile) bellekler, gücü kesildiğinde tüm datayı kaybediyor. Flash üzere kalıcı depolama tahlilleri ise bilgiyi güç olmadan da saklayabiliyor ama erişim suratları mikro saniyeler ile mili saniyeler ortasında kalıyor.

Bilim insanları bu açığı kapatmak üzere flash bellek yapısını baştan tanımlayan bir yaklaşım geliştirdi. Klasik silisyum yerine, inanılmaz elektriksel özellikleriyle tanınan grafeni tercih ettiler ve bu gereçte Dirac yapısını kullandılar. (Grafende, elektronlar olağan dışı bir biçimde hareket eder. Bu materyalin güç bant yapısı, klasik yarı iletkenlerden çok farklıdır. Bilhassa, iletkenlik ve valans (doluluk) bantları bir noktada – “Dirac noktası” denilen yerde – birbirine dokunur. Bu noktada elektronlar, güya hiç kütleleri yokmuş üzere, ışık suratının yaklaşık 300 kat yavaşında fakat yeniden de çok süratli bir formda hareket ederler.)

Ekip, grafenin balistik taşıma özelliğinden yararlanarak bellek kanalının “Gauss uzunluğunu” hassas bir formda ayarladı. Bu sayede “süper-enjeksiyon” ismini verdikleri yeni bir sistem geliştirdiler. Bu yapı, yüklerin bilgi katmanına neredeyse engelsiz bir biçimde aktarılmasını sağlıyor ve klasik kalıcı belleklerdeki hız sınırlamalarını ortadan kaldırıyor.

Mevcut donanımların en büyük darboğazlarından biri, işlemcilerin suratına belleklerin ayak uyduramaması. PoX, bu sorunu ortadan kaldırmakla kalmıyor; tıpkı vakitte düşük güç tüketimiyle data hareketinin yol açtığı güç israfını da minimize ediyor.