İşlemcilerde nm Teknolojisi Nedir?

Bir süre öncesine kadar altınla kaplı pin’lere sahip olan işlemciler, göründüklerinden daha gizemli donanım bileşenleridir. Örneğin Intel, işlemcilerin üretim süreçleriyle ilgili olarak çok kısıtlı bilgiler paylaşır, üretim tesislerini çok az kişiye/basın mensubuna açar ve bu tesislerin yalnızca belirli kısımlarını görünür kılar. Bu gizliliğin arkasında sadece ileri düzey teknolojiler değil, aynı zamanda ekonomik ve stratejik önemler de yatar. Söz ileri düzey teknolojilerden açılmışken işlemcilere hayat veren bu teknolojilerin, üretim süreçlerini doğrudan etkilediğini de belirtmemiz gerekir. İşlemcilerin üretim süreçlerinin hangi ölçekte olduğunu belirten nanometre/nm birimi de tam burada devreye girer. Peki, nm teknolojisi tam olarak ne anlama gelir ve işlemciler için neden önemlidir? Gelin, bu ve benzeri soruların yanıtlarına birlikte göz atalım.

Nanometre Macerası ve İşlemcilerin Zaman Yolculuğu

Gündelik yaşamda kullandığımız birçok ölçü birimi gibi nm kısaltmasıyla ifade edilen nanometre de esasında bir ölçü birimidir ve metrenin milyarda biri kadardır (1 nm = 10^-9 metre). Bu birimin ne kadar küçük bir boyutu temsil ettiğini anlatmak adına çok klasik bir örnek olan saç telinden söz edebiliriz. Saç telinin genişliği, 80 bin ila 100 bin nanometre genişliğindedir ancak bugünün teknolojisiyle geliştirilen işlemciler 7 ve 5 nm teknolojisine ulaşmış durumdadır. Bu noktada aklınıza, elimize alabildiğimiz, üzerine termal macun sürüp soğutucu yerleştirebildiğimiz işlemcilerin, nasıl olup da nanometre düzeyinde kalabildiği sorusu gelebilir. Aslında siz, işlemcinin “nanometrelik” kısımlarını değil daha çok soğutucunun temas ettiği alanı ve işlemciyi çevirirseniz, anakarttaki pin’lerin temas ettiği yüzeyi görürsünüz. Nanometre düzeyindeki işlemci kısmı, transistörlerdir.

Konu, işlemci veya ekran kartı olduğunda milyarlarcasının dile getirildiği (örneğin NVIDIA GeForce RTX 4090 ekran kartında tam 76,3 milyar, Intel Core i9-13900K işlemcisinde 25,9 milyar transistör mevcut) transistörleri mercek altına almak yerinde olabilir. Elektrik akımını kontrol etmek maksadıyla kullanılan bir yarı iletken bileşeni olan transistörler, görev aldıkları birimde âdeta bir anahtar işlevine sahiptir. Elektrik akımının geçip geçmeyeceğini kontrol eden transistörlerin boyutları, yazımızın konusu olan nanometre değeri çerçevesinde azalır. Bu sayede işlemci üreticileri, aynı alana, daha fazla transistör sığdırabilirler ve daha yüksek performans gösterirken daha az enerji sarf eden işlemciler geliştirebilirler. Yüksek nanometre değerine sahip işlemcilerin elektrik tüketiminin ve ısınmasının arkasında direnç artışı, kapasitans artışı, düşük entegrasyon gibi nedenler bulunur. Ancak bu konular, daha çok elektronik mühendisliğinin alanına giriyor. Biz, böylesine detaylara girmeden, geçmişten bugüne işlemcilerin kaç nanometreden kaç nanometreye ulaştığını kısaca aktaralım:

• 1970’li Yıllar: Geliştirilen ilk mikroişlemciler, 10.000 nanometre (10 mikrometre) ölçeğindeydi.
• 1980’li Yıllar: Üretim teknolojisi, 1.500 nanometreye (1,5 mikrometre) kadar küçüldü. Bu yıllarda Intel, 80286 ve 80386 gibi önemli işlemcileri kullanıcıların beğenisine sundu.
• 1990’lı Yıllar: 350 nanometre ila 250 nanometre arasında değişen birçok işlemci, 1990’lı yıllarda üretildi. Intel imzası taşıyan Pentium ve Celeron serisi işlemciler, bu dönemde hayli popüler hâle geldi.
• 2000’li Yıllar: 130 nanometreden 65 nanometreye, ardından 45 ve 32 nanometreye kadar düşüş gerçekleşti. Tek çekirdekli işlemci devri kapandı, çok çekirdekli işlemciler ve mobil işlemciler tam da bu dönemde yükselişe geçti.
• 2010’lu Yıllar: 22 nm, 14 nm ve 10 nm üretim teknolojileri geliştirildi. Bu yıllarda enerji verimliliği ve performans önemli hâle geldi.
• 2000’li Yıllar: Henüz 2020’li yılların başlarında olsak da 7 nm ve 5 nm teknolojileri resmî olarak kullanılmaya başlandı. Nanometre yarışında Apple, iPhone 15 serisinde dünyada ilk defa 3 nm üretim teknolojisiyle geliştirdiği Apple A17 Pro işlemcisine yer verdi.

Nanometre Yarışı Bitmek Üzere ama Sırada Angström Var

Teknoloji dünyasında önemli rollere sahip işlemci, mobil işlemci ve ekran kartı üreticileri arasında ya doğrudan ya da dolaylı olarak süregelen bir nanometre yarışı, hatta savaşı mevcut. Fakat bu tatlı rekabetin ortak paydası olan nanometre ölçü birimi, çok değil birkaç yıl içinde sahneden ayrılacak ve onun yerine, 0,1 nanometreye eşit olan angström (Å) adlı ölçü birimi geçecek. Aslında, ışığın dalga boyunun ölçümünde kullanılan ve İsveçli fizikçi Anders Jonas Ångström tarafından tanımlanan bu ölçü birimi, işlemci üretim teknolojilerinin gelişim katetmesiyle daha çok duyulur olacak. Kulağa güzel gelen bu gelişmeleri, soru işaretleriyle karşılayan teknoloji otoriteleri de yok değil. İşlemci üretiminde tam anlamıyla bir devrim yaratacak olan angström ölçü birimiyle var olacak daha küçük transistörler, doğal olarak daha fazla işlem gücü ve yüksek enerji verimliliğini de beraberinde getirecek. Ne var ki böylesi küçük ölçeklere inmek, işlemci ve transistör üretimini karmaşıklaştırabilir. Özellikle hâlihazırda sınırlarında bulunulan yarı iletken malzemelerin sınırları daha da zorlanacak, apayrı bir yazının konusu olabilecek kuantum etkileri de belirginleşecek, bunun sonucunda da beklenen enerji verimliliği düşecektir.

İşlemci üretim süreçlerinin nanometrelerle devam eden birlikteliğinin bir süre daha devam edeceği kesin, her ne kadar kuantum etkileri nedeniyle akıllarda soru işaretleri yaratıyor olsa da angström da sahneye çıkmak üzere provalarına başladı bile. Eğer siz de teknoloji dünyasını yakından takip ediyor, en güçlü işlemcilere ve ekran kartlarına sahip oyuncu bilgisayarlarına yatırım yapmayı planlıyorsanız, Monster Notebook imzalı Abra, Tulpar ve Semruk serisi bilgisayarlarla tanışma vaktiniz gelmiş demektir.