ব্লগের বিস্তারিত

সেমিকন্ডাক্টর আধুনিক সভ্যতার অদৃশ্য মেরুদণ্ড। স্মার্টফোন এবং বৈদ্যুতিক যান থেকে শুরু করে ক্লাউড কম্পিউটিং এবং কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা পর্যন্ত।প্রায় প্রতিটি সমালোচনামূলক প্রযুক্তি অর্ধপরিবাহী উদ্ভাবনের উপর নির্ভর করেযাইহোক, শিল্প এখন একটি নতুন পর্যায়ে প্রবেশ করছে যা কেবল চিপগুলিকে ছোট এবং দ্রুততর করার বাইরে চলে যায়।

কেবল ট্রানজিস্টর স্কেলিং দ্বারা চালিত হওয়ার পরিবর্তে, পরবর্তী দশকের অর্ধপরিবাহী অগ্রগতি চারটি আন্তঃসংযুক্ত স্তম্ভ দ্বারা গঠিত হবেঃ

1. তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর উপাদান

2. এআই এর জন্য উন্নত কম্পিউটিং চিপ

3. রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি (আরএফ) যোগাযোগ চিপ

4. হাই-ব্যান্ডউইথ মেমোরি (এইচবিএম)

একসাথে, এই চারটি ডোমেইন কিভাবে শক্তি পরিচালনা করা হয়, কিভাবে বুদ্ধিমত্তা গণনা করা হয়, কিভাবে তথ্য প্রেরণ করা হয়, এবং কিভাবে তথ্য সংরক্ষণ করা হয় তা পুনরায় সংজ্ঞায়িত করবে।

1তৃতীয় প্রজন্মের অর্ধপরিবাহীঃ শক্তি এবং এআই যুগের ভিত্তি

কয়েক দশক ধরে, সিলিকন (Si) অর্ধপরিবাহী শিল্পে আধিপত্য বিস্তার করেছে। এর প্রাচুর্য, কম খরচে এবং পরিপক্ক উত্পাদন বাস্তুতন্ত্র ব্যক্তিগত কম্পিউটার, মোবাইল ডিভাইস,এবং ইন্টারনেটতবে, শিল্পগুলি বিদ্যুতায়ন, পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি এবং উচ্চ-পারফরম্যান্স কম্পিউটারের দিকে অগ্রসর হওয়ায়, সিলিকন একা আর যথেষ্ট নয়।

এটি বিস্তৃত-ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টরগুলির উত্থানের দিকে পরিচালিত করেছে, মূলত সিলিকন কার্বাইড (সিআইসি) এবং গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (গ্যান), যৌথভাবে তৃতীয় প্রজন্মের সেমিকন্ডাক্টর হিসাবে পরিচিত।

সেমিকন্ডাক্টর উপকরণগুলির বিবর্তন

• প্রথম প্রজন্মের সিলিকন (Si):

  • পরিপক্ক প্রযুক্তি

  • কম খরচে এবং উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা

  • নিম্ন থেকে মাঝারি ভোল্টেজ এবং ফ্রিকোয়েন্সি অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত

• দ্বিতীয় প্রজন্মের গ্যালিয়াম আর্সেনাইড (গাএএস):

  • উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি পারফরম্যান্স

  • ওয়্যারলেস যোগাযোগ, উপগ্রহ এবং অপটোইলেকট্রনিক্সে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত

• তৃতীয় প্রজন্ম ∙ SiC এবং GaN:

  • সিলিকনের চেয়ে অনেক বেশি ব্যাণ্ডগ্যাপ

  • উচ্চতর ব্রেকডাউন ভোল্টেজ

  • আরও ভাল তাপ স্থিতিশীলতা

  • কম শক্তি ক্ষতি

  • বৈদ্যুতিক যানবাহন, পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি, এবং উচ্চ ক্ষমতা ইলেকট্রনিক্স জন্য আদর্শ

সিলিকন কার্বাইড (সিআইসি): বৈদ্যুতিক বিপ্লবের চালিকাশক্তি

SiC এর ব্যান্ডগ্যাপ সিলিকনের প্রায় তিনগুণ এবং বিভাজন বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র প্রায় দশগুণ বেশি। এটি এটিকে বেশ কয়েকটি সুবিধা দেয়ঃ

• শক্তি রূপান্তর উচ্চতর দক্ষতা

• ক্ষুদ্রতর এবং হালকা পাওয়ার ডিভাইস

• উত্তাপ প্রতিরোধের আরও ভাল

• উচ্চ ভোল্টেজ সিস্টেমে কম শক্তি ক্ষতি

ফলস্বরূপ, সিআইসি নিম্নলিখিত ক্ষেত্রে একটি মূল উপাদান হয়ে উঠছেঃ

• বৈদ্যুতিক গাড়ির ইনভার্টার

• সৌরশক্তি ইনভার্টার

• বায়ু শক্তি সিস্টেম

• দ্রুত চার্জিং অবকাঠামো

• স্মার্ট গ্রিড

প্রধান বৈশ্বিক কোম্পানিগুলো এখন স্কেল আপ করার জন্য দৌড়াচ্ছে৮ ইঞ্চি সিআইসি ওয়েফার উৎপাদন, যা খরচ কমানো এবং ব্যাপক গ্রহণের জন্য গুরুত্বপূর্ণ। যদিও প্রথম নেতৃত্ব মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র, জাপান এবং ইউরোপ থেকে এসেছিল, চীনা নির্মাতারা দ্রুত অগ্রগতি করছে,সিআইসিকে সত্যিকারের বিশ্বব্যাপী কৌশলগত শিল্পে পরিণত করা.

গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (GaN): উচ্চ গতির এবং উচ্চ দক্ষতার পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স

GaN SiC এর তুলনায় আরও বেশি ইলেকট্রন গতিশীলতা প্রদান করে, এটি বিশেষ করে আকর্ষণীয় করে তোলেঃ

• ডেটা সেন্টার

• দ্রুত চার্জার

• ৫জি বেস স্টেশন

• পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি সিস্টেম

যাইহোক, সিআইসির তুলনায় গ্যাএন এখনও তাপ পরিচালনার ক্ষেত্রে চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি হয়। এর সত্ত্বেও, এর বাজার অত্যন্ত দ্রুত বাড়ছে, বিশেষত ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি পাওয়ার ডিভাইসে।

সামগ্রিকভাবে, তৃতীয় প্রজন্মের অর্ধপরিবাহী কেবলমাত্র ধারাবাহিক উন্নতি নয়, তারা বৈশ্বিক অর্থনীতিতে শক্তি পরিচালনার কাঠামোগত পরিবর্তনের প্রতিনিধিত্ব করে।

2উন্নত কম্পিউটিং চিপঃ কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তার ইঞ্জিন

কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা মূলত একটি কম্পিউটিং সমস্যা। গভীর শেখার দ্রুত অগ্রগতি কেবলমাত্র উন্নত অ্যালগরিদমের কারণে সম্ভব হয়নি, বরং আরও শক্তিশালী হার্ডওয়্যার দ্বারা সম্ভব হয়েছে।

আজ, জিপিইউ (গ্রাফিক্স প্রসেসিং ইউনিট) তাদের সমান্তরাল প্রসেসিং সক্ষমতার কারণে এআই প্রশিক্ষণের জন্য প্রভাবশালী প্ল্যাটফর্মে পরিণত হয়েছে।

ঐতিহ্যগত সিপিইউর তুলনায়, জিপিইউ একযোগে হাজার হাজার অপারেশন প্রক্রিয়া করতে পারে, যা তাদের নিউরাল নেটওয়ার্ক এবং বড় আকারের ডেটা প্রসেসিংয়ের জন্য আদর্শ করে তোলে।

উন্নত কম্পিউটিং চিপগুলির মূল প্রবণতাগুলির মধ্যে রয়েছেঃ

• ওয়াট প্রতি উচ্চতর পারফরম্যান্স

• বৃহত্তর ইন-চিপ এবং অফ-চিপ মেমরি

• আরও বিশেষায়িত এআই এক্সিলারেটর

• কম্পিউটিং এবং মেমরির মধ্যে আরও ঘনিষ্ঠ সংহতকরণ

ভবিষ্যতে, আমরা সম্ভবত দেখতে পাবঃ

• আরও কাস্টম এআই চিপ (এএসআইসি)

• এনার্জি দক্ষ এজ এআই প্রসেসর

• সিপিইউ, জিপিইউ এবং এআই ত্বরণকারীকে একত্রিত করে হাইব্রিড আর্কিটেকচার

এর অর্থ হল যে সেমিকন্ডাক্টর উদ্ভাবন ক্রমবর্ধমানভাবে ভোক্তা ইলেকট্রনিক্সের পরিবর্তে এআইয়ের চাহিদা দ্বারা চালিত হবে।

3. আরএফ কমিউনিকেশন চিপ: সবকিছুকে ওয়্যারলেসভাবে সংযুক্ত করা

রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি (আরএফ) প্রযুক্তি হল বেতার যোগাযোগের মেরুদণ্ড। এটি নিম্নলিখিতগুলিকে সক্ষম করেঃ

• ৫জি এবং ভবিষ্যতের ৬জি নেটওয়ার্ক

• স্যাটেলাইট যোগাযোগ

• রাডার সিস্টেম

• ইন্টারনেট অব থিংস (আইওটি)

• স্বয়ংচালিত যানবাহন

আরএফ ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটগুলি (আরএফআইসি) একক চিপে এম্প্লিফায়ার, ফিল্টার এবং মডুলারগুলির মতো মূল উপাদানগুলিকে সংহত করে, আকার এবং শক্তি খরচ হ্রাস করার সময় কর্মক্ষমতা উন্নত করে।

আরএফ চিপগুলির জন্য ভবিষ্যতের দিকনির্দেশনাগুলির মধ্যে রয়েছেঃ

• উচ্চতর অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি (মিলিমিটার তরঙ্গ এবং তার বাইরে)

• কম শক্তি খরচ

• ডিজিটাল প্রসেসিংয়ের সাথে বৃহত্তর সংহতকরণ

• যোগাযোগ এবং সংবেদনের সংমিশ্রণ

এর অর্থ হল, আরএফ চিপগুলি কেবল তথ্য প্রেরণ করবে না, বরং স্মার্ট সিটি, রোবোটিক্স এবং স্বয়ংক্রিয় ড্রাইভিংয়ে উন্নত উপলব্ধি সিস্টেমগুলি সক্ষম করবে।

4. হাই-ব্যান্ডউইথ মেমরি (এইচবিএম): এআই ডেটা বোতল ঘা ভাঙ্গুন

এআই মডেলগুলি বড় হওয়ার সাথে সাথে, ডেটা চলাচলের গতি অপরিশোধিত কম্পিউটিং পাওয়ারের মতোই গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে। প্রচলিত মেমরি প্রযুক্তিগুলি আর কাটিয়া প্রান্তের এআই সিস্টেমের জন্য যথেষ্ট নয়।

হাই-ব্যান্ডউইথ মেমোরি (এইচবিএম) একাধিক ডিআরএএম স্তরগুলি উল্লম্বভাবে স্ট্যাক করে এই সমস্যাটি সমাধান করে, মেমরি এবং প্রসেসরগুলির মধ্যে অনেক দ্রুত ডেটা পথ তৈরি করে।

এইচএমএমের সুবিধাগুলির মধ্যে রয়েছেঃ

• অত্যন্ত উচ্চ ডেটা ট্রান্সফার রেট

• কম শক্তি খরচ

• হ্রাসিত বিলম্ব

• কম্প্যাক্ট ডিজাইন

ফলস্বরূপ, এইচবিএম ডেটা সেন্টার এবং এআই সুপার কম্পিউটারে ব্যবহৃত উচ্চ-শেষের জিপিইউগুলির জন্য স্ট্যান্ডার্ড মেমরি প্রযুক্তিতে পরিণত হয়েছে।

আগামী বছরগুলোতে বিশ্বব্যাপী এআই বিনিয়োগের পাশাপাশি এইচবিএমের চাহিদাও বেড়ে যাবে বলে আশা করা হচ্ছে।

উপসংহারঃ একটি নতুন অর্ধপরিবাহী দৃষ্টান্ত

সেমিকন্ডাক্টরগুলির ভবিষ্যৎ একক অগ্রগতির দ্বারা নির্ধারিত হবে না, বরং চারটি মূল ক্ষেত্রের সংযোজন দ্বারা নির্ধারিত হবেঃ

• উপকরণগুলি দক্ষতা এবং স্থায়িত্ব নির্ধারণ করে (তৃতীয় প্রজন্মের অর্ধপরিবাহী)

• চিপগুলি বুদ্ধিমত্তা নির্ধারণ করে (এআই ত্বরণকারী এবং জিপিইউ)

• আরএফ সংযোগ নির্ধারণ করে (ওয়্যারলেস কমিউনিকেশন চিপ)

• মেমরি কর্মক্ষমতা নির্ধারণ করে (এইচবিএম এবং উন্নত স্টোরেজ)

যেসব দেশ ও কোম্পানি এই চারটি স্তম্ভের ওপর আধিপত্য বিস্তার করবে, তারা প্রযুক্তির পরবর্তী যুগকে রূপ দেবে- পরিষ্কার শক্তি থেকে কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তায়, স্মার্ট সিটি থেকে স্বয়ংক্রিয় সিস্টেম পর্যন্ত।