কম্পিউটার প্রযুক্তি অত্যন্ত দ্রুত বিকাশ করছে। নতুন লেআউট এবং উন্নয়ন আছে যা অবশ্যই ক্রমবর্ধমান প্রয়োজনীয়তা পূরণ করতে হবে। সবচেয়ে আকর্ষণীয় জিনিসগুলির মধ্যে একটি হল খুব বড় ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট। এটা কি? তার এমন নাম কেন? আমরা জানি ভিএলএসআই কীভাবে বোঝায়, তবে অনুশীলনে এটি কেমন দেখাচ্ছে? তারা কোথায় ব্যবহার করা হয়?
উন্নয়নের ইতিহাস
ষাটের দশকের গোড়ার দিকে, প্রথম সেমিকন্ডাক্টর মাইক্রোসার্কিট আবির্ভূত হয়। তারপর থেকে, মাইক্রোইলেক্ট্রনিক্স সহজ লজিক্যাল উপাদান থেকে সবচেয়ে জটিল ডিজিটাল ডিভাইসে অনেক দূর এগিয়েছে। আধুনিক জটিল এবং বহুমুখী কম্পিউটারগুলি একটি একক সেমিকন্ডাক্টর একক ক্রিস্টালের উপর কাজ করতে পারে, যার ক্ষেত্রফল এক বর্গ সেন্টিমিটার৷
এগুলো কোনোভাবে পাওয়া উচিত ছিলশ্রেণীবিন্যাস এবং পার্থক্য। খুব বড় ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট (ভিএলএসআই) এর নামকরণ করা হয়েছে কারণ একটি মাইক্রোসার্কিট মনোনীত করার প্রয়োজন ছিল, যেখানে ইন্টিগ্রেশনের মাত্রা প্রতি চিপে 104টি উপাদান অতিক্রম করেছে। এটি সত্তরের দশকের শেষের দিকে ঘটেছিল। কয়েক বছরের মধ্যে, এটা স্পষ্ট হয়ে গেল যে মাইক্রোইলেক্ট্রনিক্সের জন্য এটাই ছিল সাধারণ দিক।
সুতরাং, খুব বড় ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটটির এমন নামকরণ করা হয়েছে কারণ এই ক্ষেত্রের সমস্ত অর্জনকে শ্রেণীবদ্ধ করা প্রয়োজন ছিল। প্রাথমিকভাবে, মাইক্রোইলেক্ট্রনিক্স অ্যাসেম্বলি অপারেশনের উপর নির্মিত হয়েছিল এবং একটি জিনিসের মধ্যে অনেকগুলি উপাদানকে একত্রিত করে জটিল ফাংশন বাস্তবায়নে নিযুক্ত ছিল৷
আর তারপর কি?
প্রাথমিকভাবে, উত্পাদিত পণ্যের ব্যয় বৃদ্ধির একটি উল্লেখযোগ্য অংশ অবিকল সমাবেশ প্রক্রিয়ার মধ্যে ছিল। প্রতিটি পণ্যকে যে প্রধান ধাপগুলি অতিক্রম করতে হয়েছিল তা হল উপাদানগুলির মধ্যে সংযোগগুলির নকশা, বাস্তবায়ন এবং যাচাইকরণ৷ কার্যাবলী, সেইসাথে ডিভাইসগুলির মাত্রাগুলি যা বাস্তবে প্রয়োগ করা হয়েছে, শুধুমাত্র ব্যবহৃত উপাদানগুলির সংখ্যা, তাদের নির্ভরযোগ্যতা এবং শারীরিক মাত্রা দ্বারা সীমাবদ্ধ৷
সুতরাং তারা যদি বলে যে কিছু খুব বড় ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটের ওজন 10 কেজির বেশি, তবে এটি বেশ সম্ভব। একমাত্র প্রশ্ন হল উপাদানগুলির এত বড় ব্লক ব্যবহার করার যৌক্তিকতা৷
উন্নয়ন
আমি আরও একটি ছোট ডিগ্রেশন করতে চাই। ঐতিহাসিকভাবে, ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটগুলি তাদের ছোট আকার এবং ওজন দ্বারা আকৃষ্ট হয়েছে। যদিও ধীরে ধীরে, উন্নয়নের সাথে, সবসময় কাছাকাছি জন্য সুযোগ ছিলউপাদান স্থাপন। এবং তাই না. এটি শুধুমাত্র একটি কমপ্যাক্ট প্লেসমেন্ট হিসাবে নয়, বরং এরগনোমিক সূচকগুলির উন্নতি, কর্মক্ষমতা বৃদ্ধি এবং অপারেশনাল নির্ভরযোগ্যতার একটি স্তর হিসাবেও বোঝা উচিত৷
বস্তু এবং শক্তি সূচকগুলিতে বিশেষ মনোযোগ দেওয়া উচিত, যা প্রতি উপাদানে ব্যবহৃত ক্রিস্টালের ক্ষেত্রের উপর সরাসরি নির্ভর করে। এটি মূলত ব্যবহৃত পদার্থের উপর নির্ভর করে। প্রাথমিকভাবে, জার্মেনিয়াম সেমিকন্ডাক্টর পণ্যগুলির জন্য ব্যবহৃত হত। কিন্তু সময়ের সাথে সাথে, এটি সিলিকন দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়েছিল, যার আরও আকর্ষণীয় বৈশিষ্ট্য রয়েছে৷
এখন কি ব্যবহার করা হচ্ছে?
সুতরাং আমরা জানি যে খুব বড় ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটটির এমন নামকরণ করা হয়েছে কারণ এতে অনেকগুলি উপাদান রয়েছে। তাদের তৈরি করতে বর্তমানে কোন প্রযুক্তি ব্যবহার করা হচ্ছে? প্রায়শই তারা গভীর সাবমাইক্রন অঞ্চল সম্পর্কে কথা বলে, যা 0.25-0.5 মাইক্রনে উপাদানগুলির কার্যকর ব্যবহার অর্জন করা সম্ভব করে এবং ন্যানোইলেক্ট্রনিক্স, যেখানে উপাদানগুলি ন্যানোমিটারে পরিমাপ করা হয়। তদুপরি, প্রথমটি ধীরে ধীরে ইতিহাসে পরিণত হয় এবং দ্বিতীয়টিতে আরও এবং আরও আবিষ্কার করা হয়। এখানে তৈরি করা উন্নয়নের একটি সংক্ষিপ্ত তালিকা রয়েছে:
- আল্ট্রা-লার্জ সিলিকন সার্কিট। গভীর সাবমাইক্রন অঞ্চলে তাদের সর্বনিম্ন উপাদানের আকার রয়েছে৷
- হাই-স্পিড হেটারোজাংশন ডিভাইস এবং ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট। এগুলি সিলিকন, জার্মেনিয়াম, গ্যালিয়াম আর্সেনাইড এবং সেইসাথে অন্যান্য যৌগগুলির উপর ভিত্তি করে তৈরি করা হয়েছে৷
- ন্যানোস্কেল ডিভাইসের প্রযুক্তি, যার মধ্যে ন্যানোলিথোগ্রাফি আলাদাভাবে উল্লেখ করা উচিত।
যদিও এখানে ছোট আকার নির্দেশ করা হয়েছে, তবে কোনটি তা নিয়ে ভুল করার দরকার নেইচূড়ান্ত অতি-বড় ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট। এর সামগ্রিক মাত্রা সেন্টিমিটার এবং কিছু নির্দিষ্ট ডিভাইস এমনকি মিটারেও পরিবর্তিত হতে পারে। মাইক্রোমিটার এবং ন্যানোমিটারগুলি শুধুমাত্র পৃথক উপাদানের আকার (যেমন ট্রানজিস্টর), এবং তাদের সংখ্যা বিলিয়ন হতে পারে!
এমন সংখ্যা সত্ত্বেও, এটি হতে পারে যে একটি অতি-বড়-স্কেল সমন্বিত সার্কিটের ওজন কয়েকশ গ্রাম। যদিও এটা সম্ভব যে এটি এত ভারী হবে যে এমনকি একজন প্রাপ্তবয়স্ক ব্যক্তি নিজে থেকে এটি তুলতে পারবেন না।
এরা কীভাবে তৈরি হয়?
আসুন আধুনিক প্রযুক্তি বিবেচনা করা যাক। সুতরাং, অতি-বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহী একক-ক্রিস্টাল উপকরণ তৈরি করতে, সেইসাথে প্রযুক্তিগত বিকারক (তরল এবং গ্যাস সহ), আপনার প্রয়োজন:
- ওয়েফার প্রক্রিয়াকরণ এবং পরিবহন এলাকায় অতি-পরিচ্ছন্ন কাজের অবস্থা নিশ্চিত করুন।
- প্রযুক্তিগত ক্রিয়াকলাপগুলি বিকাশ করুন এবং সরঞ্জামগুলির একটি সেট তৈরি করুন, যেখানে স্বয়ংক্রিয় প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ থাকবে৷ প্রক্রিয়াকরণের নির্দিষ্ট গুণমান এবং দূষণের নিম্ন স্তর নিশ্চিত করার জন্য এটি প্রয়োজনীয়। যদিও আমাদের তৈরি ইলেকট্রনিক উপাদানগুলির উচ্চ কার্যকারিতা এবং নির্ভরযোগ্যতা সম্পর্কে ভুলে যাওয়া উচিত নয়৷
এটি কি রসিকতা হয় যখন উপাদানগুলি তৈরি করা হয়, যার আকার ন্যানোমিটারে গণনা করা হয়? হায়, একজন ব্যক্তির পক্ষে অসামান্য নির্ভুলতার প্রয়োজন এমন অপারেশন করা অসম্ভব৷
দেশীয় প্রযোজকদের কী হবে?
কেনঅতি-বড় ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট কি বিদেশী উন্নয়নের সাথে দৃঢ়ভাবে যুক্ত? গত শতাব্দীর 50 এর দশকের গোড়ার দিকে, ইউএসএসআর ইলেকট্রনিক্সের বিকাশে দ্বিতীয় স্থান অধিকার করেছিল। কিন্তু এখন দেশি উৎপাদকদের জন্য বিদেশি কোম্পানির সঙ্গে প্রতিযোগিতা করা অত্যন্ত কঠিন। যদিও সব খারাপ নয়।
এইভাবে, জটিল বিজ্ঞান-নিবিড় পণ্য তৈরির বিষয়ে, আমরা আত্মবিশ্বাসের সাথে বলতে পারি যে রাশিয়ান ফেডারেশনের এখন শর্ত, কর্মী এবং বৈজ্ঞানিক সম্ভাবনা রয়েছে। বেশ কয়েকটি উদ্যোগ এবং প্রতিষ্ঠান রয়েছে যা বিভিন্ন ইলেকট্রনিক ডিভাইস বিকাশ করতে পারে। সত্য, এই সব একটি বরং সীমিত ভলিউমে বিদ্যমান।
সুতরাং, এটি প্রায়ই ঘটে যখন উচ্চ প্রযুক্তির "কাঁচামাল" বিকাশের জন্য ব্যবহার করা হয়, যেমন ভিএলএসআই মেমরি, মাইক্রোপ্রসেসর এবং কন্ট্রোলার যা বিদেশে তৈরি করা হয়েছিল। কিন্তু একই সময়ে, সংকেত প্রক্রিয়াকরণ এবং গণনার কিছু সমস্যা প্রোগ্রাম্যাটিকভাবে সমাধান করা হয়।
যদিও এটা ধরে নেওয়া উচিত নয় যে আমরা একচেটিয়াভাবে বিভিন্ন উপাদান থেকে সরঞ্জাম ক্রয় এবং একত্রিত করতে পারি। এছাড়াও প্রসেসর, কন্ট্রোলার, অতি-বড়-স্কেল সমন্বিত সার্কিট এবং অন্যান্য উন্নয়নের ঘরোয়া সংস্করণ রয়েছে। কিন্তু, হায়, তারা তাদের কার্যকারিতার পরিপ্রেক্ষিতে বিশ্বের নেতাদের সাথে প্রতিযোগিতা করতে পারে না, যা তাদের বাণিজ্যিক বাস্তবায়নকে কঠিন করে তোলে। কিন্তু ঘরোয়া সিস্টেমে এগুলি ব্যবহার করা যেখানে আপনার খুব বেশি বিদ্যুতের প্রয়োজন নেই বা আপনাকে নির্ভরযোগ্যতার যত্ন নিতে হবে তা বেশ সম্ভব৷
প্রোগ্রামেবল লজিকের জন্য PLCs
এটি একটি আলাদাভাবে বরাদ্দকৃত প্রতিশ্রুতিশীল ধরনের উন্নয়ন। আপনি যে এলাকায় তৈরি করতে হবে সেখানে তারা প্রতিযোগিতার বাইরেহার্ডওয়্যার বাস্তবায়নের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ উচ্চ-কর্মক্ষমতা বিশেষায়িত ডিভাইস। এর জন্য ধন্যবাদ, প্রক্রিয়াকরণ প্রক্রিয়াকে সমান্তরাল করার কাজটি সমাধান করা হয়েছে এবং কর্মক্ষমতা দশগুণ বৃদ্ধি পায় (যখন সফ্টওয়্যার সমাধানগুলির সাথে তুলনা করা হয়)।
মূলত, এই অতি-বৃহৎ-স্কেল ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটগুলিতে বহুমুখী, কনফিগারযোগ্য ফাংশন রূপান্তরকারী রয়েছে যা ব্যবহারকারীদের তাদের মধ্যে সংযোগগুলি কাস্টমাইজ করতে দেয়। এবং এটি সব একটি স্ফটিক উপর. ফলাফল হল একটি সংক্ষিপ্ত বিল্ড সাইকেল, ছোট আকারের উৎপাদনের জন্য একটি অর্থনৈতিক সুবিধা এবং ডিজাইনের যেকোনো পর্যায়ে পরিবর্তন করার ক্ষমতা।
প্রোগ্রামেবল লজিক আল্ট্রা-লার্জ ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট তৈরি করতে কয়েক মাস সময় লাগে। এর পরে, এগুলি সর্বনিম্ন সম্ভাব্য সময়ের মধ্যে কনফিগার করা হয় - এবং এটি সর্বনিম্ন খরচে। তাদের তৈরি করা পণ্যের বিভিন্ন নির্মাতা, স্থাপত্য এবং ক্ষমতা রয়েছে, যা কাজগুলি সম্পূর্ণ করার ক্ষমতাকে ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি করে৷
এগুলি কীভাবে শ্রেণিবদ্ধ করা হয়?
সাধারণত এর জন্য ব্যবহৃত হয়:
- যৌক্তিক ক্ষমতা (একীকরণের ডিগ্রি)।
- অভ্যন্তরীণ কাঠামোর সংগঠন।
- ব্যবহৃত প্রোগ্রামেবল আইটেমের প্রকার।
- ফাংশন কনভার্টার আর্কিটেকচার।
- অভ্যন্তরীণ RAM-এর উপস্থিতি/অনুপস্থিতি।
প্রতিটি আইটেম মনোযোগের দাবি রাখে। কিন্তু হায়, নিবন্ধের আকার সীমিত, তাই আমরা শুধুমাত্র সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ উপাদান বিবেচনা করব।
কীযৌক্তিক ক্ষমতা?
এটি খুব বড় আকারের ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটের জন্য সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য। এদের মধ্যে ট্রানজিস্টরের সংখ্যা কোটি কোটি হতে পারে। কিন্তু একই সময়ে, তাদের আকার একটি মাইক্রোমিটারের একটি কৃপণ ভগ্নাংশের সমান। কিন্তু কাঠামোর অপ্রয়োজনীয়তার কারণে, যৌক্তিক ক্ষমতা পরিমাপ করা হয় যন্ত্রটি বাস্তবায়নের জন্য প্রয়োজনীয় গেটের সংখ্যায়।
এগুলিকে মনোনীত করতে, কয়েক হাজার এবং মিলিয়ন ইউনিটের সূচক ব্যবহার করা হয়। যৌক্তিক ক্ষমতার মান যত বেশি হবে, একটি অতি-বৃহৎ-স্কেল সমন্বিত সার্কিট আমাদেরকে তত বেশি সুযোগ দিতে পারে।
অনুসৃত লক্ষ্য সম্পর্কে
VLSI মূলত পঞ্চম প্রজন্মের মেশিনের জন্য তৈরি করা হয়েছিল। তাদের তৈরিতে, তারা একটি স্ট্রিমিং আর্কিটেকচার এবং একটি বুদ্ধিমান মানব-মেশিন ইন্টারফেস বাস্তবায়নের দ্বারা পরিচালিত হয়েছিল, যা শুধুমাত্র সমস্যার একটি পদ্ধতিগত সমাধান প্রদান করবে না, তবে মাশাকে যৌক্তিকভাবে চিন্তা করার, স্ব-শিখার এবং যৌক্তিক আঁকতে সুযোগ প্রদান করবে। উপসংহার।
এটা ধরে নেওয়া হয়েছিল যে যোগাযোগ একটি বক্তৃতা ফর্ম ব্যবহার করে প্রাকৃতিক ভাষায় পরিচালিত হবে। ঠিক আছে, এক বা অন্য উপায়ে এটি বাস্তবায়িত হয়েছিল। কিন্তু এখনও, এটি এখনও আদর্শ অতি-বৃহৎ সমন্বিত সার্কিটগুলির সম্পূর্ণ সমস্যা-মুক্ত সৃষ্টি থেকে অনেক দূরে। কিন্তু আমরা, মানবতা, আত্মবিশ্বাস নিয়ে এগিয়ে যাচ্ছি। ভিএলএসআই ডিজাইন অটোমেশন এতে একটি বড় ভূমিকা পালন করে৷
আগে উল্লিখিত হিসাবে, এর জন্য প্রচুর মানব এবং সময় সম্পদ প্রয়োজন। অতএব, অর্থ বাঁচাতে, অটোমেশন ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। সর্বোপরি, যখন কোটি কোটির মধ্যে সংযোগ স্থাপন করা প্রয়োজনউপাদান, এমনকি কয়েক ডজন লোকের একটি দল এটিতে বছর ব্যয় করবে। যেখানে সঠিক অ্যালগরিদম স্থাপন করা হলে অটোমেশন কয়েক ঘন্টার মধ্যে এটি করতে পারে৷
আরো কমানো এখন সমস্যাযুক্ত বলে মনে হচ্ছে, কারণ আমরা ইতিমধ্যে ট্রানজিস্টর প্রযুক্তির সীমার কাছাকাছি চলে এসেছি। ইতিমধ্যেই, ক্ষুদ্রতম ট্রানজিস্টরের আকার মাত্র কয়েক দশ ন্যানোমিটার। যদি আমরা সেগুলিকে কয়েকশ গুণ কমিয়ে ফেলি, তাহলে আমরা কেবল পরমাণুর মাত্রায় চলে যাব। নিঃসন্দেহে, এটি ভাল, তবে ইলেকট্রনিক্সের দক্ষতা বাড়ানোর ক্ষেত্রে কীভাবে এগিয়ে যাওয়া যায়? এটি করার জন্য, আপনাকে একটি নতুন স্তরে যেতে হবে। উদাহরণস্বরূপ, কোয়ান্টাম কম্পিউটার তৈরি করতে।
উপসংহার
আল্ট্রা-লার্জ-স্কেল ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটগুলি মানবতার বিকাশ এবং আমাদের সম্ভাবনার উপর উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলেছে। তবে সম্ভবত তারা শীঘ্রই অপ্রচলিত হয়ে পড়বে এবং তাদের প্রতিস্থাপন করতে সম্পূর্ণ ভিন্ন কিছু আসবে।
আফসোস, আমরা ইতিমধ্যেই সম্ভাবনার সীমার কাছাকাছি চলে এসেছি, এবং মানবতা স্থির থাকতে অভ্যস্ত নয়। অতএব, সম্ভবত অতি-বড় ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটগুলিকে যথাযথ সম্মান দেওয়া হবে, যার পরে সেগুলি আরও উন্নত ডিজাইন দ্বারা প্রতিস্থাপিত হবে। কিন্তু আপাতত, আমরা সবাই ভিএলএসআইকে বিদ্যমান সৃষ্টির শীর্ষ হিসেবে ব্যবহার করি।
