সিলিকন ফটোনিকস ও সেমিকন্ডাক্টর

এআই এখন আর ভবিষ্যতের প্রযুক্তি নয়, এটা বর্তমানের বাস্তবতা। কিন্তু এ প্রযুক্তির পেছনে যে বিশাল কমপিউটিং শক্তি প্রয়োজন, তা দিনদিন বিশাল চাপ তৈরি করছে বিদ্যুৎ এবং হার্ডওয়্যার কাঠামোর ওপর। এ সংকট সমাধানে বৈপ্লবিক এক প্রযুক্তি এগিয়ে আসছে : ফটোনিক ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট (PIC) এবং III-V সেমিকন্ডাক্টরভিত্তিক নতুন প্ল্যাটফর্ম; যা এআইকে নিয়ে যাচ্ছে আলোর গতিতে।

এআইয়ের উত্থান ও অবকাঠামোগত চ্যালেঞ্জ

ডিপ লার্নিং ও বিশাল ডেটাসেটের মাধ্যমে বিভিন্ন শিল্পে এআই বড় ধরনের পরিবর্তন আনছে। তবে এ প্রযুক্তির অগ্রগতির জন্য প্রয়োজন প্রচুর কমপিউটেশনাল শক্তি; যার বেশিরভাগই এখন GPU-এর মাধ্যমে পরিচালিত হচ্ছে। কিন্তু এ GPU-ভিত্তিক পদ্ধতি অত্যন্ত বিদ্যুৎ-নির্ভর ও স্কেলিংয়ের ক্ষেত্রে সীমাবদ্ধ। ফলে এআইয়ের ভবিষ্যৎ বিস্তারের জন্য দরকার আরও দক্ষ ও টেকসই হার্ডওয়্যার।

ফটোনিক সার্কিটের মাধ্যমে এক যুগান্তকারী অগ্রগতি

সম্প্রতি IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics-এ প্রকাশিত একটি গবেষণায় ড. বাসেম তোসসুনের নেতৃত্বে তৈরি করা হয়েছে এমন একটি এআই অ্যাকসেলারেশন প্ল্যাটফর্ম, যেটি তৈরি ফটোনিক ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট (PIC) ব্যবহার করে। এ প্ল্যাটফর্মে ব্যবহৃত হয়েছে উন্নত III-V সেমিকন্ডাক্টর, যা এ প্রযুক্তিকে বিদ্যমান সিলিকন GPU-এর তুলনায় অত্যন্ত দ্রুত ও শক্তি দক্ষ করে তুলেছে।

আলোকনির্ভর নিউরাল নেটওয়ার্ক

এ নতুন পদ্ধতিতে ব্যবহার হচ্ছে অপটিক্যাল নিউরাল নেটওয়ার্ক (ONN), যেখানে আলোর মাধ্যমে হিসাব সম্পন্ন হয় ইলেকট্রনিক সিগন্যালের পরিবর্তে। এ অপটিক্যাল সিস্টেম আলোর গতিতে কাজ করে এবং এতে শক্তি ক্ষয় কম হওয়ায় এটি এআই প্রসেসিংয়ের জন্য একটি সম্ভাবনাময় সমাধান হয়ে উঠছে।

সিলিকন ও III-V সেমিকন্ডাক্টরের সম্মিলিত ব্যবহার

ড. তোসসুনের ভাষায়, ‘সাধারণ সিলিকন ফটোনিকস সহজে উৎপাদনযোগ্য হলেও জটিল সার্কিটে স্কেল করা কঠিন। কিন্তু আমাদের তৈরি ডিভাইস প্ল্যাটফর্মটি অনেক বেশি শক্তিশালী, দক্ষ এবং স্কেলযোগ্য।’ তারা হেটারোজিনিয়াস ইন্টিগ্রেশন পদ্ধতির মাধ্যমে সিলিকনের সঙ্গে III-V উপাদান যেমন InP (Indium Phosphide) এবং GaAs (Gallium Arsenide) যুক্ত করেছেন, যা চিপে লেজার, অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ারসহ নানা উপাদান একত্রে কাজ করতে সক্ষম করে।

এ উপাদানগুলোর সাহায্যে তৈরি PIC-গুলো আরও ঘন এবং জটিল হতে পারে, এবং এআই নিউরাল নেটওয়ার্কের প্রয়োজনীয় সব অপারেশন পরিচালনা করতে সক্ষম।

যেভাবে তৈরি হয়েছে এ প্ল্যাটফর্ম

গবেষণার শুরুতে ব্যবহার করা হয়েছে silicon-on-insulator (SOI) ওয়েফার, যার সিলিকন স্তর ছিল ৪০০ ন্যানোমিটার পুরু। এরপর লিথোগ্রাফি, ড্রাই ইচিং এবং ডোপিং করে তৈরি করা হয় MOSCAP ও APD ডিভাইস। পরে সিলিকন ও জার্মেনিয়াম দিয়ে তৈরি করা হয় অ্যাবসর্পশন ও মাল্টিপ্লিকেশন লেয়ার। সবশেষে III-V উপাদান যুক্ত করা হয় ডাই-টু-ওয়েফার বন্ডিংয়ের মাধ্যমে। একটি পাতলা গেট অক্সাইড স্তর (যেমন Al₂O₃ বা HfO₂) যোগ করে ডিভাইসের কার্যকারিতা বাড়ানো হয় এবং সুরক্ষার জন্য যুক্ত হয় একটি ঘন ডাইইলেকট্রিক স্তর।

বাংলাদেশের সম্ভাবনা

এ প্রযুক্তি আন্তর্জাতিক পর্যায়ে বৈপ্লবিক পরিবর্তন আনলেও বাংলাদেশের জন্য এটি হতে পারে এক নতুন শিল্পবিপ্লবের সূচনা। সরকার ও বেসরকারি খাত যদি গবেষণা, শিক্ষা, ও হার্ডওয়্যার উন্নয়নে যৌথভাবে কাজ করে, তাহলে ভবিষ্যতের স্মার্ট সিস্টেম ও ডেটা সেন্টারে ‘আলোর গতিতে এআই’-এর সুবিধা বাংলাদেশও গ্রহণ করতে পারবে।