Sonsuz Ark/ Evrensel Çerçeveye Yolculuk
"Elektronik cihazlar genellikle aşırı sıcaklık altında arızalanır, ancak bilim insanları artık lavdan daha yüksek sıcaklıklarda bile çalışmaya devam eden bir bellek çipi geliştirdi."
New Memory Chip Survives 1300°F, Hotter Than Lava
1300°F'ye (704,4 C) kadar dayanabilen ısıya dayanıklı bir çip, hem aşırı ortam teknolojisinde hem de yapay zekada devrim yaratabilir.
Hot Fire Bilgisayar Bellek Çipi. Kaynak: SciTechDaily.com
Akıllı telefonlardan uydulara kadar modern elektronik cihazların hepsi aynı sınırlamayla karşı karşıya: Isı. Sıcaklıklar yaklaşık 200 derece Celsius'un üzerine çıktığında performans düşmeye başlar ve kısa süre sonra arıza meydana gelir. Mühendisler on yıllardır bu sınırın ötesine geçmeye çalışıyorlar, ancak çok az başarı elde ettiler.
Güney Kaliforniya Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, bu alanda önemli bir adım attıklarına inanıyorlar.
26 Mart 2026'da Science dergisinde yayınlanan bir çalışmada, USC Viterbi Mühendislik Fakültesi Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Bölümü'nde Arthur B. Freeman Kürsü Profesörü olan Joshua Yang liderliğindeki bir ekip, 700 santigrat derecede (yaklaşık 1300 Fahrenheit) çalışmaya devam eden yeni bir bellek cihazı tanıttı . Bu, erimiş lavdan daha sıcak ve mevcut teknolojilerin sınırlarının çok ötesinde bir sıcaklıktır. Cihaz, testler sırasında herhangi bir arıza belirtisi göstermedi. Aslında, 700 derece, ekipmanlarının ulaşabileceği en yüksek sıcaklıktı.
Yang, "Bunu bir devrim olarak adlandırabilirsiniz," diyor. "Şimdiye kadar gösterilen en iyi yüksek sıcaklık belleği."
Isıya Dayanıklı Memristör Tasarımı
Yeni teknoloji, hem bilgi depolayabilen hem de hesaplama yapabilen nano ölçekli bir bileşen olan memristördür. Yapısal olarak, ince bir seramik tabakayı çevreleyen iki elektrottan oluşan küçük bir katmanlı yığına benzer.
Makalenin ilk yazarı Jian Zhao, cihazı üst elektrot olarak tungsten, yalıtım amaçlı orta katman olarak hafniyum oksit ve alt katman olarak grafen kullanarak tasarladı . Tungsten, metaller arasında en yüksek erime noktasına sahip olmasıyla bilinirken, tek atom kalınlığında bir karbon tabakası olan grafen son derece güçlü ve ısıya dayanıklıdır.
Bu kombinasyon etkileyici sonuçlar verdi. Cihaz, 700 derece sıcaklıkta 50 saatten fazla süreyle veri saklamayı başardı ve yenilenmeye ihtiyaç duymadı. Ayrıca bu sıcaklıkta bir milyardan fazla anahtarlama döngüsüne dayandı ve sadece 1,5 volt ile on nanosaniye cinsinden ölçülen hızlarda çalıştı.
Tesadüfen Gerçekleşen Bir Keşif
Bu atılım, ekibin asıl hedefi değildi. Beklendiği gibi performans göstermeyen farklı bir grafen tabanlı tasarım üzerinde çalışıyorlardı. Bu süreçte, beklenmedik bir şeyle karşılaştılar.
Yang, "Dürüst olmak gerekirse, çoğu keşif gibi bu da tesadüf eseri oldu," diyor. "Eğer tahmin edebiliyorsanız, genellikle şaşırtıcı olmaz ve muhtemelen yeterince önemli de değildir."
Daha detaylı incelemeler sonucunda araştırmacılar, cihazın dayanıklılığının nedenini ortaya çıkardılar. Geleneksel elektronikte, yüksek sıcaklıklar, üst elektrottaki metal atomlarının yalıtım katmanından yavaşça geçmesine neden olur. Sonunda, alt elektroda ulaşırlar ve kalıcı bir bağlantı oluşturarak cihazı kısa devre yaparlar ve açık durumda kalmasına neden olurlar.
Grafen bunun olmasını engeller. Yang'ın tanımladığı gibi, grafen ile tungsten arasındaki etkileşim, yağ ve suyun etkileşimine benzer. Grafen yüzeyine doğru hareket eden tungsten atomları ona bağlanamaz. Yerleşebilecekleri kararlı bir nokta olmadığı için, iletken bir yol oluşturmak yerine uzaklaşırlar. Bu, kısa devrenin oluşmasını engeller ve cihazın aşırı sıcaklık altında bile çalışmaya devam etmesini sağlar.
Ekip, elektron mikroskobu, spektroskopi ve kuantum düzeyindeki simülasyonları kullanarak bu sürecin atomik düzeyde tam olarak nasıl işlediğini doğruladı. Bu daha derin anlayış, araştırmacıların benzer özelliklere sahip diğer malzemeleri belirlemelerine olanak tanıyarak teknolojinin büyük ölçekte üretilmesini kolaylaştırabilir.
Aşırı Ortam Uygulamaları
500 derecenin üzerinde çalışabilen elektronik cihazlar, uzay araştırmaları için uzun zamandır bir hedef olmuştur. Örneğin Venüs'ün yüzey sıcaklıkları bu aralıktadır ve önceki görevler kısmen geleneksel elektronik cihazların bu ısıya dayanamaması nedeniyle başarısız olmuştur.
Yang, "Şu anda 700 derecenin üzerindeyiz ve daha da yükseleceğini tahmin ediyoruz," diyor.
Potansiyel kullanım alanları uzayın çok ötesine uzanıyor. Jeotermal sondaj, sıcaklıkların son derece yüksek olduğu yerin derinliklerinde çalışabilen elektroniklere ihtiyaç duyar. Nükleer ve füzyon sistemleri de ekipmanları yoğun ısıya maruz bırakır. Günlük uygulamalarda bile dayanıklılık önemli ölçüde artacaktır. 700 dereceye dayanacak şekilde tasarlanmış bir çip, otomobil elektroniğinin içinde sıklıkla ulaşılan yaklaşık 125 derecelik sıcaklıklarda son derece güvenilir olacaktır.
Yapay Zeka Hesaplaması İçin Yeni Bir Yaklaşım
Cihaz, hafıza depolamanın yanı sıra yapay zekada da önemli bir rol oynayabilir . Birçok yapay zeka sistemi, görüntü tanıma ve dil işleme gibi görevlerde kullanılan temel bir matematiksel işlem olan matris çarpımına büyük ölçüde bağımlıdır. Geleneksel bilgisayarlar bu hesaplamaları adım adım gerçekleştirir ve büyük miktarda enerji tüketir.
Memristörler farklı bir yaklaşım benimser. Gerilim çarpı iletkenliğin akıma eşit olduğu Ohm Yasası'nı kullanarak, cihaz elektrik akımı geçerken doğrudan hesaplamalar yapar. Sonuç, akımı ölçerek anında elde edilir.
Yang, “ChatGPT gibi yapay zeka sistemlerindeki hesaplama işlemlerinin yüzde 92’sinden fazlası matris çarpımından ibarettir,” diyor. “Bu tür bir cihaz, bunu en verimli şekilde, kat kat daha hızlı ve daha düşük enerjiyle gerçekleştirebilir.”
Yang ve çalışmanın üç ortak yazarı (Qiangfei Xia, Miao Hu ve Ning Ge), yapay zeka için memristör tabanlı çiplerin ticarileştirilmesi üzerinde çalışan TetraMem adlı bir şirket kurmuş durumda. Laboratuvarları, makine öğrenimi görevleri için şirketin işlevsel çiplerini zaten kullanıyor. Bu çalışmada açıklanan yüksek sıcaklık versiyonu, bu yetenekleri geleneksel elektroniklerin çalışamadığı ortamlara genişletebilir ve uzay araçları veya endüstriyel sensörler gibi cihazların verileri doğrudan bulundukları yerde işlemelerine olanak sağlayabilir.
Gerçek Dünya Kullanımından Önceki Zorluklar
Umut vadeden sonuçlara rağmen, teknoloji hala başlangıç aşamasında. Yang, eksiksiz bir bilgisayar sistemi oluşturmak için yalnızca belleğin yeterli olmadığını vurguluyor. Yüksek sıcaklık mantık devrelerinin de geliştirilmesi ve entegre edilmesi gerekecek. Ayrıca, mevcut cihazlar laboratuvarda çok küçük ölçeklerde manuel olarak üretildiğinden, üretim ölçeğinin büyütülmesi zaman alacaktır.
Yang, "Bu ilk adım," diyor. "Daha gidilecek çok yol var. Ama mantıksal olarak görebilirsiniz: artık mümkün hale geldi. Eksik parça üretildi."
Üretim açısından bakıldığında, cihazda kullanılan malzemelerden ikisi, tungsten ve hafniyum oksit, halihazırda yarı iletken üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Grafen daha yeni bir malzemedir, ancak TSMC ve Samsung gibi büyük şirketler aktif olarak geliştirmektedir ve araştırma ortamlarında wafer ölçeğinde üretimi zaten gerçekleştirilmiştir.
Geleceğe Yönelik Keşiflere Doğru Bir Adım
Araştırma, USC liderliğinde ve Hava Kuvvetleri Bilimsel Araştırma Ofisi ile Hava Kuvvetleri Araştırma Laboratuvarı'nın desteğiyle kurulan, çok üniversiteli bir Mükemmeliyet Merkezi olan CONCRETE Merkezi (Aşırı Ortamlarda Nöromorfik Hesaplama Merkezi) aracılığıyla yürütüldü. Temel deneysel çalışmalar, Dayton, Ohio'daki AFRL Malzeme Laboratuvarı'nda Dr. Sabyasachi Ganguli'nin ekibiyle işbirliği içinde gerçekleştirildi. Teorik analiz, USC araştırmacıları ve Japonya'daki Kumamoto Üniversitesi'ndeki işbirlikçileri içeriyordu.
Yang için bu çalışmanın önemi tek bir cihazla sınırlı değil.
"Uzay keşfi hiç bu kadar gerçekçi, yakın ve büyük ölçekli olmamıştı," diyor. "Bu makale, çok daha büyük ve heyecan verici bir alana doğru atılmış kritik bir adımı temsil ediyor."
Güney Kaliforniya Üniversitesi, 12 Nisan 2026, SciTechDaily
Mustafa Tamer, 03.06.2026, Sonsuz Ark, Çeviri, Bilim ve Teknoloji, Aklın Merdivenleri
Referans: Jian Zhao, Cameron S. Jorgensen, Krishnamurthy Mahalingam, Cynthia Bowers, Wataru Sugimoto, Kai Ito, Seung Ju Kim, Ruoyu Zhao, Yichun Xu, Han-Ting Liao, Rajiv K. Kalia, Aiichiro Nakano, Kohei Shimamura, Fuyuki Shimojo, "Arayüz mühendisliği ile etkinleştirilen yüksek sıcaklık memristörleri" Priya Vashishta, Ajit K. Roy, Ning Ge, Miao Hu, R. Stanley Williams, Qiangfei Xia, Sabyasachi Ganguli ve J. Joshua Yang, 26 Mart 2026, Science. DOI: 10.1126/science.aeb9934
- Sonsuz Ark'ta yayınlanan yazılardan yazarları sorumludur.
- Sonsuz Ark linki verilerek kısmen alıntı yapılabilir.
- Sonsuz Ark yayınları Sonsuz Ark manifestosuna aykırı yayın yapan sitelerde yayınlanamaz.
- Sonsuz Ark Yayınlarının Kullanımına İlişkin Önemli Duyuru için lütfen tıklayınız.