Teknoloji dünyası genellikle yazılımlar, uygulamalar ve yapay zeka ile ön plandadır. Ancak tüm bu sanal dünyanın çalışabilmesi için fiziksel bir zemine ihtiyacı vardır. O zemin, yarı iletkenlerdir. Yarı iletkenlerin kralı ise Silikondur.
Peki, neden Bakır, Gümüş veya Karbon değil de Silikon?
Silikon (Si), evrende en bol bulunan elementlerden biridir. Yer kabuğunun yaklaşık %28'ini oluşturur. Plajdaki kumun, kayaların ve kuartz minerallerinin ana maddesi silikondur (Silikon Dioksit - SiO2).
Ancak silikonu özel kılan şey bolluğu değil, atomik yapısıdır. Elektrik iletkenliği açısından, metaller (iyi iletkenler) ile cam/plastik (yalıtkanlar) arasında tam ortada durur. Bu özelliğe "Yarı İletkenlik" denir.
İletkenler (Bakır): Elektriği her zaman geçirir. Kontrol etmesi zordur.
Yalıtkanlar (Cam): Elektriği hiç geçirmez.
Yarı İletkenler (Silikon): İşte sihir burada. Normalde elektriği geçirmez, ancak içine çok az miktarda başka maddeler (Bor veya Fosfor gibi) eklendiğinde veya elektrik uygulandığında iletken hale gelir. Yani elektriğin geçip geçmeyeceğine biz karar verebiliriz. Bu "aç-kapa" özelliği, dijital dünyanın dili olan 0 ve 1'lerin temelidir.
İlk transistörler 1940'larda Silikondan değil, Germanyumdan yapılmıştı. Germanyum elektriği daha hızlı iletiyordu. Ancak büyük bir sorunu vardı: Isı.
Germanyum transistörler yaklaşık 75 santigrat derecenin üzerinde bozuluyor ve elektriği sızdırmaya başlıyordu. Bu durum, cihazların çalışırken ısınmasını engelliyordu. Silikon ise çok daha yüksek sıcaklıklara dayanabiliyordu. Ayrıca silikonun yüzeyinde doğal olarak oluşan Silikon Dioksit (SiO2) tabakası, mükemmel bir yalıtkandır. Bu tabaka, mikroçiplerin üzerine milyarlarca transistörü birbirine karışmadan yerleştirmeyi mümkün kılan en önemli kimyasal avantajdır.
Silikonun malzeme olarak seçilmesi bilimsel bir zorunluluktu, ancak merkezin California olması biraz tesadüf, biraz da insan faktörüydü.
Transistörün mucitlerinden William Shockley, hasta annesine yakın olmak için California'nın Palo Alto bölgesine taşındı ve "Shockley Semiconductor" şirketini kurdu. Ancak zor bir karakterdi. Onun yönetiminden memnun olmayan 8 parlak mühendis (hain sekizliler olarak bilinirler), şirketten ayrılarak Fairchild Semiconductor'ı kurdu. Bu şirket, daha sonra Intel ve AMD gibi devlerin doğmasına yol açtı.
1971 yılında gazeteci Don Hoefler, bu bölgedeki yarı iletken firmalarının yoğunluğunu anlatmak için "Silikon Vadisi ABD" başlıklı bir yazı dizisi yazdı. İsim o günden sonra kalıcı oldu.
Silikonun doğada bol olması, onu hemen kullanabileceğimiz anlamına gelmez. Elektronik sınıfı silikonun saflığı %99.9999999 (Dokuz tane 9) olmalıdır.
Saflaştırma: Kum eritilir ve oksijenden ayrılarak saf silikon elde edilir.
Külçe (Ingot) Büyütme: Czochralski Yöntemi ile erimiş silikonun içinden tek bir kristal yapıya sahip devasa bir silikon "sosis" (külçe) çekilir.
Dilimleme (Wafer): Bu külçe, elmas testerelerle kağıttan ince dilimlere (wafer) kesilir.
Fotolitografi: Wafer üzerine ışık kullanılarak nanometre boyutunda devre yolları çizilir.
Yıllardır "Silikonun sınırlarına ulaştık" denilse de, mühendisler silikonu daha verimli kullanmanın yollarını bulmaya devam ediyor. Ancak yüksek güç gerektiren elektrikli araç şarj sistemlerinde veya 5G kulelerinde Galyum Nitrür (GaN) ve Silisyum Karbür (SiC) gibi yeni nesil malzemeler silikonun yerini almaya başladı.
Yine de bilgisayar işlemcileri (CPU) ve bellekler için önümüzdeki on yıllar boyunca silikon, fiyat/performans dengesiyle tahtını koruyacak gibi görünüyor.
Silikon Vadisi'ne ismini veren şey sadece bir coğrafi etiket değil, modern fiziğin bir zorunluluğudur. Yarı iletken teknolojisi, kum tanelerini alıp onlara düşünmeyi öğreten insan zekasının en büyük kanıtıdır. Bugün kullandığımız yapay zeka modellerinden uzay araçlarına kadar her şey, o gri, parlak ve kırılgan disklere borçludur.
