Minyatürleştirme
Minyatürleştirme, giderek daha küçük mekanik, optik ve elektronik ürünler ve cihazlar üretme eğilimidir. Örnekler arasına cep telefonlarının, bilgisayarların minyatürleştirilmesi ve araç motorlarının küçültülmesi de girmektedir. Elektronikte, silikon MOSFET'lerin (MOS transistörler)[1] üstel ölçeklendirilmesi ve minyatürleştirilmesi,[2] Moore yasası[3][4] olarak bilinen bir gözlem olarak, entegre devre çipindeki transistör sayısının her iki yılda bir ikiye[5] katlanmasına yol açmaktadır.[6][7] Bu durum, mikroişlemciler ve bellek çipleri gibi MOS entegre devrelerin artan transistör yoğunluğu, daha hızlı performans ve daha düşük güç tüketimi ile üretilmesine yol açarak elektronik cihazların minyatürleştirilmesini sağlamaktadır.[2][8]
Elektronik devreler
[değiştir | kaynağı değiştir]Minyatürleştirmenin tarihi, her biri bir öncekinden daha küçük, daha hızlı ve daha ucuz olan anahtarlama cihazlarının birbirini izlemesine dayanan bilgi teknolojisi tarihiyle bağlantılıdır.[9] İkinci Sanayi Devrimi olarak adlandırılan dönemde minyatürleştirme, bilginin manipülasyonu için kullanılan iki boyutlu elektronik devrelerle sınırlandırılmıştır.[10] Bu yönelim, ilk genel amaçlı bilgisayarlarda vakum tüplerinin kullanılmasıyla kanıtlanmıştır. Teknoloji, 1950'lerde yerini transistörlerin geliştirilmesine ve ardından entegre devre yaklaşımına bırakmıştır.[9]
.jpg)
MOSFET (Metal oksit yarı iletken alan etkili transistör veya MOS transistörü), 1959'da Mohamed M. Atalla ve Dawon Kahng tarafından Bell Laboratuvarlarında icat edildi ve 1960'ta gösterildi.[11] Yüksek ölçeklenebilirliği[1] ve düşük güç tüketimi sayesinde geniş bir kullanım yelpazesi için minyatürleştirilebilen ve seri üretilebilen ilk gerçek kompakt transistördür ve transistör yoğunluğunun artmasına[12] yol açmıştır.[13] Bu, transistör yoğunluğu arttıkça transistör başına maliyetin azalmasıyla birlikte yüksek yoğunluklu entegre devre çiplerinin üretilmesini mümkün kılmıştır.[7][14]
1960'ların başında, daha sonra Intel'i kuracak olan Gordon Moore, MOSFET cihazlarının ideal elektriksel ve ölçeklendirme özelliklerinin hızla artan entegrasyon seviyelerine ve elektronik uygulamalarda benzersiz bir büyümeye yol açacağını fark etmiştir.[15] 1965'te tanımladığı ve daha sonra onun adıyla anılacak olan Moore yasası,[16] minimum bileşen maliyeti için bir entegre devre üzerindeki transistör sayısının her 18 ayda bir iki katına çıkacağını öngörmekteydi.[3][4] 1974'te IBM'den Robert H. Dennard, hızlı MOSFET ölçeklendirme teknolojisini fark etmiştir ve ilgili Dennard ölçeklendirme kuralını formüle etmiştir.[17][18] Moore, 1975 Uluslararası Elektron Cihazları Toplantısı'nda minyatürleştirmenin gelişimini anlatarak daha önceki tahminlerini doğrulamıştır.[13]
2004 yılına gelindiğinde, elektronik şirketleri 130 nanometre (nm) boyutunda anahtarlamalı MOSFET'lere sahip silikon tümleşik devreler üretmekteydi. Ayrıca, nanoteknoloji girişimi aracılığıyla birkaç nanometre boyutundaki çipler için geliştirme çalışmaları da devam etmekteydi.[19] Odak noktası, tek bir yonga plakasına entegre edilebilecek bileşen sayısını artırmak için bileşenleri daha küçük hale getirmektir. Bu hedef, yonga plakası boyutunun artırılmasını, çipin devreleri arasında sofistike metal bağlantıların geliştirilmesini ve fotolitografi süreçlerinde kullanılan fotorezist maskeleri için polimerlerin iyileştirilmesini gerektirir. Bu kritik yenilikler, daha yoğun entegrasyon ve daha küçük ölçekli bileşenlerin kullanımı için temel sağlar.[16] Bu son ikisi, minyatürleştirmenin nanometre aralığına taşındığı alanlardır.[16]
Diğer alanlar
[değiştir | kaynağı değiştir]Minyatürleştirme son elli yılda bir trend haline geldi ve sadece elektronik değil mekanik cihazları da kapsamaya başlamıştır.[20] Mekanik cihazların minyatürleştirilmesi süreci, mekanik parçaların ölçeği küçüldükçe yapısal özelliklerinin değişmesi nedeniyle daha karmaşıklaşmaktadır.[20] Üçüncü Sanayi Devrimi olarak adlandırılan sürecin, üç boyutlu nesneleri küçültebilen ekonomik olarak uygulanabilir teknolojilere dayandığı söylenmektedir.[10]
Tıbbi teknolojide, mühendisler ve tasarımcılar bileşenleri mikro ve nanometre aralığına küçültmek için minyatürleştirmeyi araştırmaktadır. Daha küçük cihazlar daha düşük maliyetli olabilir, daha taşınabilir hale getirilebilir ve daha basit ve daha az müdahaleci tıbbi prosedürlere olanak sağlayabilir.[21]
Ayrıca bakınız
[değiştir | kaynağı değiştir]Kaynakça
[değiştir | kaynağı değiştir]- ^ a b Motoyoshi, M. (2009). "Through-Silicon Via (TSV)" (PDF). Proceedings of the IEEE. 97 (1): 43-48. doi:10.1109/JPROC.2008.2007462. ISSN 0018-9219. 19 Temmuz 2019 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi.
- ^ a b Colinge, Jean-Pierre; Colinge, C. A. (2005). Physics of Semiconductor Devices. Springer Science & Business Media. s. 165. ISBN 9780387285238.
- ^ a b "Cramming more components onto integrated circuits" (PDF). Electronics Magazine. 1965. s. 4. 18 Şubat 2008 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 11 Kasım 2006.
- ^ a b "Excerpts from A Conversation with Gordon Moore: Moore's Law" (PDF). Intel Corporation. 2005. s. 1. 29 Ekim 2012 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Mayıs 2006.
- ^ "Tortoise of Transistors Wins the Race - CHM Revolution". Computer History Museum. 10 Mart 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 22 Temmuz 2019.
- ^ Siozios, Kostas; Anagnostos, Dimitrios; Soudris, Dimitrios; Kosmatopoulos, Elias (2018). IoT for Smart Grids: Design Challenges and Paradigms. Springer. s. 167. ISBN 9783030036409.
- ^ a b "Transistors Keep Moore's Law Alive". EETimes. 12 Aralık 2018. 24 Eylül 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 18 Temmuz 2019.
- ^ Sridharan, K.; Pudi, Vikramkumar (2015). Design of Arithmetic Circuits in Quantum Dot Cellular Automata Nanotechnology. Springer. s. 1. ISBN 9783319166889.
- ^ a b Sharma, Karl (2010). Nanostructuring Operations in Nanoscale Science and Engineering. New York: McGraw-Hill Companies Inc. ss. 16. ISBN 9780071626095.
- ^ a b Ghosh, Amitabha; Corves, Burkhard (2015). Introduction to Micromechanisms and Microactuators. Heidelberg: Springer. s. 32. ISBN 9788132221432.
- ^ "1960 – Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor Demonstrated: John Atalla and Dawon Kahng fabricate working transistors and demonstrate the first successful MOS field-effect amplifier". Computer History Museum. 8 Ekim 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 25 Nisan 2024.
- ^ "Who Invented the Transistor?". Computer History Museum. 4 Aralık 2013. 13 Aralık 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Temmuz 2019.
- ^ a b Brock, David; Moore, Gordon (2006). Understanding Moore's Law: Four Decades of Innovation. Philadelphia, PA: Chemical Heritage Press. ss. 26. ISBN 0941901416.
- ^ Moskowitz, Sanford L. (2016). Advanced Materials Innovation: Managing Global Technology in the 21st century. John Wiley & Sons. ss. 165-167. ISBN 9780470508923.
- ^ Golio, Mike; Golio, Janet (2018). RF and Microwave Passive and Active Technologies. CRC Press. ss. 18-5. ISBN 9781420006728.
- ^ a b c Guston, David (2010). Encyclopedia of Nanoscience and Society. Thousand Oaks, CA: SAGE Publications. s. 440. ISBN 9781412969871.
- ^ McMenamin, Adrian (15 Nisan 2013). "The end of Dennard scaling". 21 Şubat 2014 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 23 Ocak 2014.
- ^ Streetman, Ben G.; Banerjee, Sanjay Kumar (2016). Solid state electronic devices. Boston: Pearson. s. 341. ISBN 978-1-292-06055-2. OCLC 908999844.
- ^ Jha, B.B; Galgali, R.K.; Misra, Vibhuti (2004). Futuristic Materials. New Delhi: Allied Publishers. s. 55. ISBN 8177646168.
- ^ a b Van Riper, A. Bowdoin (2002). Science in Popular Culture: A Reference Guide. Westport, CT: Greenwood Publishing Group. ss. 193. ISBN 0313318220.
- ^ "Micro Moulding and Miniaturisation in MedTech". Micro Systems. 17 Mayıs 2023. 19 Mayıs 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 18 Mayıs 2023.