இஸ்ரோவின் விக்ரம் 3201: செல்போன் சிப்பை விட குறைந்த திறன் கொண்ட இது எப்படி விண்கலன்களுக்கு உதவும்?

எடுத்துக்காட்டாக, விக்ரம் 3201 ஒரு 32-பிட் செயலி, அதே நேரத்தில் சமீபத்திய மடிக்கணினிகள் பெரும்பாலும் 64-பிட் செயலிகள் (64-bit processors) கொண்டு இயங்கும். எளிய சொற்களில் புரிந்துகொள்ள வேண்டும் என்றால், 32-பிட் அமைப்பு 2^32 நினைவக முகவரிகளை (memory addresses) ஒரே கணத்தில் அணுக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. இந்தத் திறன் கொண்ட கணிப்பியைப் பொருத்திய கணினிகளில் 4 ஜிபி ரேம் (RAM) வரை கையாளும் திறன் கொண்டு இயங்கும். மாறாக, 64-பிட் செயலி 2^64 நினைவக முகவரிகளைக் கையாளும்; எனவே 8 ஜிபி முதல் 16 ஜிபி ரேம் வரை அல்லது அதற்கும் மேற்பட்ட ரேம் நினைவகத்தைக் கையாளும் திறன் படைத்ததாக அமையும்.

64-பிட் செயலி கொண்டு இயங்கும் கணினியில் வாழைப்பழத்தில் ஊசி நுழைவது போல லாவகமாக அனிமேஷன் படங்கள் கொண்ட கேமிங் செயல்படும்; ஆனால் 32-பிட் அமைப்பில் அதே கேமிங் திரையில் காட்சிகள் விட்டுவிட்டுத் தென்படும். நவீன 64-பிட் செயலி, 32-பிட் செயலியை விட சந்தேகத்துக்கு இடமின்றி அதிக திறன் கொண்டது தான்.

மேலும், விக்ரம் 3201 ஒரு 180 நானோமீட்டர் (180nm) நுணுக்கத்தில் உற்பத்தி செய்யப்பட்ட ‘சிப்’. இது 1990களின் பிற்பகுதி முதல் 2000களின் தொடக்கம் வரை புழக்கத்தில் இருந்த பழைய தொழில்நுட்பமாகும். இந்தக் கட்டுரையைத் தட்டச்சு செய்யும் தனது எளிய மற்றும் மலிவான நவீன கணினியில் உள்ள 11-ஆம் தலைமுறை இன்டெல் கோர் i5 (11th-generation Intel Core i5) செயலி மேம்பட்ட 10 நானோமீட்டர் (10nm) நுணுக்கம் கொண்டது.

‘நானோமீட்டர்’ (nm) என்பது ஒரு மீட்டரின் பில்லியனில் ஒரு பங்கைக் குறிக்கிறது. சிப் உற்பத்தி (chip manufacturing) சூழலில், எவ்வளவு நுணுக்கமாக சிலிக்கான் சிப்பில் (silicon chip) நுண்ணளவு கொண்ட டிரான்சிஸ்டர்களை (transistors) எவ்வளவு அடர்த்தியாக (density) வடிவமைத்து உற்பத்தி செய்கிறோம் என்பதைக் குறிக்கும். குறைவான nm என்றால் அதே அளவு திறன் கொண்ட கணிப்பியின் அளவு மேலும் சிற்றளவாக்கம் (miniaturisation) கொண்டிருக்கும் என்று பொருள்.

சிலிக்கான் சிப்பின் கூடுதல் அடர்த்தி கணிசமான நன்மைகளை வழங்குகிறது. அருகருகே டிரான்சிஸ்டர்கள் உள்ளதால் எலக்ட்ரான்கள் (electrons) குறுகிய தொலைவு பயணம் செய்தால் போதும்; எனவே கணினியின் வேகம் கூடும். சிறிய நுணுக்கமான டிரான்சிஸ்டர்கள் செயல்படுவதற்குக் குறைவான மின் ஆற்றல் போதும்; எனவே மின்கலங்களில் உள்ள மின்னாற்றல் நீண்ட காலத்துக்கு இயங்கும். அடர்த்தி கூடுதல் என்றால் அந்த மின்னணுக் கருவியின் அளவும் கூடுதல் சிற்றளவாக்கம் கொள்ளும்; எனவே, மேலும் கையடக்க கருவிகள் சாத்தியம் ஆகும்.

வணிகப் பயன்பாட்டுக்கு இன்னும் வரவில்லை என்றாலும், இன்று அதிநவீன தொழில்நுட்பம் வழியே ஆய்வகத்தில் 3nm முதல் 2nm சிப்பு வடிவாக்க தொழில்நுட்ப நிலையை உலகம் அடைந்துவிட்டது. இந்தச் சூழலில் 180nm என்பது மலைக்கும் மடுவுக்கும் உள்ள வித்தியாசம் போலதான் தென்படும்.

ஆனால் ஸ்மார்ட்போன்களின் தேவைகளிலிருந்து விண்வெளி மின்னணுவியலின் (space electronics) தேவைகள் அடிப்படையில் மாறுபடுகின்றன. விண்ணை நோக்கி ஏவூர்தி சீறிப் பாயும்போது பெருமளவில் அதிர்வுகள் ஏற்படும். புவியின் வளிமண்டலத்தைக் கடந்து விண்வெளிக்குச் சென்றால் அங்கே கதிரியக்கம், வெப்பத் தாக்கம் போன்ற பல்வேறு இடர்களைச் சமாளிக்க வேண்டிவரும். இந்த இடர் மிகு சூழலில் விண்வெளித் தொழில்நுட்ப மின்னணுக் கருவிகள் நம்பகமாக செயல்படவேண்டும்.

விண்வெளியில் விண்கலங்கள் மீது வெகு தொலைவில் உள்ள விண்மீன்கள், கருந்துளைகள் போன்ற விண்பொருள்களிலிருந்து வேகமாகப் பாய்ந்து வரும் மின்னேற்றம் கொண்ட காஸ்மிக் கதிர்கள், சூரியன் உமிழும் சூரியக் காற்று போன்ற கதிரியக்கத் துகள்கள் அடைமழை போல விழுந்துக்கொண்டே இருக்கும். டிரான்சிஸ்டர்களுக்குள் நுண்ணளவில் மின்னேற்றம் உள்ள நிலை, ஏற்றம் அற்ற நிலை என்பதே பூச்சியம் அல்லது ஒன்று என்கிற டிஜிட்டல் தரவாக (digital data) பதிவு ஆகும். மீஉயர் ஆற்றல் கொண்ட கதிர்கள் விழும்போது, மழைத்துளி பட்டு நுண்மண்துகள் தெறிப்பது போல, டிரான்சிஸ்டர்களுக்குள் உள்ள மின் ஏற்ற நிலையை மாற்றிவிட முடியும்.

அதன் தொடர்ச்சியாக பூஜ்ஜியம் இருந்த இடத்தில் ஒன்று அல்லது ஒன்று இருந்த இடத்தில் பூஜ்ஜியம் என மாறுதல்கள் இயல்பில் ஏற்படும். இந்த நிகழ்வு தனி-நிகழ்வு நிலைகுலைவு (Single-Event Upset – SEU) என அழைக்கப்படுகிறது, இது ஒரு சிறிய, சீரற்ற மாற்றம் (random change). இதன் விளைவாக விண்கலத்தின் கணினியில் உள்ள டிஜிட்டல் தரவு சலனம் அடையும்.

இயல்பில் ஏற்படும் இத்தகைய SEU தனி-நிகழ்வு நிலைகுலைவுகளைச் சமாளிக்க செக்சம் போன்ற சரிகாண்-சரிசெய் தொழில்நுட்பங்கள் (error correction techniques) உள்ளன. ஆயினும், குறிப்பிட்ட அளவு தரவு நிலைகுலைவை மட்டுமே நம்பகமாக சீர் செய்யமுடியும்.

டிரான்சிஸ்டர்களின் அளவு சுருங்கும்போது அவற்றில் நிலைப்படுத்தப்படும் மின்னேற்ற அளவு குறையும்; எனவே சற்றே ஆற்றல் குறைவான காஸ்மிக் கதிர்கள் கூட இந்தச் சூழலில் தனி-நிகழ்வு நிலைகுலைவுகளை ஏற்படுத்த முடியும். எனவே, கூடுதல் தரவு நிலைகுலைவுகளைச் சமாளிக்க வேண்டும்; இதன் விளைவாக கணிப்பின் நம்பகத்தன்மை இயல்பில் குறையும். அடர்த்தி குறைவான, அளவில் கூடுதலான சிப்பு ஏற்பாட்டில், தரவு நிலைகுலைவு வாய்ப்பு குறைவாக அமையும்; எனவே கணிப்பின் நம்பகத்தன்மை கூடும். எனவேதான் இஸ்ரோ தற்போது பழைய 180nm சிப்பு வடிவமைப்பையே பயன்படுத்தி வருகிறது.

மேலும், விண்கலம் பூமியைச் சுற்றிவரும்போது ஒருசமயம் பளீர் என்ற சூரிய ஒளியிலும், பூமிக்கு மறுபுறம் செல்லும்போது பூமியின் நிழலில் கும்மிருட்டையும் சந்திக்கும். சூரிய ஒளி படரும் தருணத்தில் சுட்டெரிக்கும் +125°C வெப்ப நிலையும், பூமியின் நிழலில் புகும்போது விறைப்பான -55°C உறைகுளிர் நிலையையும் சந்திக்கும். மேலும் கணநேரத்தில் இந்த வெப்ப மாறுதல் ஏற்படும். விண்வெளிக்குச் செல்லும் மின்னணுக் கருவிகள் இந்த வெப்ப அதிர்வைத் தாங்கிச் செயல்படும் வகையில் அமையவேண்டும். -55°C முதல் +125°C வெப்ப நிலையில் இயங்கும் திறன் கொண்டதாக விக்ரம் 3201 சிப்பு வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. மேலும், சூரிய மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்யும் விண்கலத்தில் 1.8V முதல் 5V மின்னழுத்த நிலையில் வேலை செய்யும் படியும் இந்தச் ‘சிப்’ உள்ளது.

கூடுதல் வேகம், மேலும் சிற்றளவு என்பது பூமியில் பயன்படுத்தப்படும் கையடக்க மின்னணுக் கருவிகளின் தேவை. வெப்பம், கதிரியக்கம் முதலியவற்றால் பாதிப்பு அடையாத, நினைவகத்தில் நிலைகுலையாத, நம்பகமான தரவு சேமிப்புத் திறன் தான் விண்வெளி மின்னணுக் கருவிகளின் அடிப்படைத் தேவை. நமது திறன்பேசிகளில் உள்ள அதிநவீன ‘சிப்’கள் விண்வெளி நிலையில் சட்டென்று செயலிழந்துவிடும், ஆனால், விண்வெளிப் பயனுக்கு உகந்த மின்னணு கணிப்பியாக விக்ரம் 3201 அமைகிறது.

2009 இல் விண்ணில் ஏவப்பட்ட CARTOSAT-3 செயற்கைக்கோளை விண்ணுக்கு ஏவிய PSLV-C47 திட்டத்தில் தான் இந்தியா சுயமாகத் தயாரித்த விக்ரம் 1601 சிப்பு முதன் முதலில் பயன்படுத்தப்பட்டது. அதுமுதல் இன்று வரை இந்தச் சிப்பு தான் இஸ்ரோ ஏவூர்திகளிலும் விண்கலங்களிலும் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகிறது.

விக்ரம் 3201 அதன் முன்னோடியான விக்ரம் 1601 இலிருந்து ஒரு கணிசமான வகையில் முன்னேற்றம் கொண்ட கணிப்பி ஆகும். மிதவை-புள்ளி ஆதரவு, Ada போன்ற உயர்-நிலை மொழிகளுடனான இணக்கத்தன்மை உள்ளிட்ட மேம்பட்ட அம்சங்களை இது உள்ளடக்கியது. மேலும், நவீன 70nm சிப்பு வடிவமைப்பில் இஸ்ரோ ஆய்வைத் துவங்கியுள்ளது.

இஸ்ரோ வடிவமைத்து சண்டிகரில் அமைந்துள்ள அரைக்கடத்தி ஆய்வகம் உற்பத்தி செய்யும் இந்தச் சிப்புகள் விண்வெளித்துறைக்கு மட்டுமல்ல, ரயில்வே போன்ற பல துறைகளிலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. மின்சார ரயில்களை இயக்கப் பயன்படும் மின்னணுக் கருவிகள், மெட்ரோ ரயில்களில் பயன்படுத்தப்படும் தன்னிறைவு தானியங்கி ரயில் மேற்பார்வை (indigenous Automatic Train Supervision – i-ATS) நுட்பக் கருவிகள் போன்ற பல்வேறு துறைகளிலும் விக்ரம் 1601 சிப்பு பயன்படுத்தப்படுகிறது. அதேபோல், விக்ரம் 3201இன் வருகை காரணமாக பல்வேறு உள்நாட்டு தொழில்நுட்பங்கள் மேலும் மேம்படும்.

விக்ரம் 1601 தயாரிப்புக்கு முன்னர் மோட்டரோலா, இன்டெல் போன்ற நிறுவனங்களிடமிருந்து தனக்கு வேண்டிய கணிப்பி சிப்புகளை இஸ்ரோ இறக்குமதி செய்து வந்தது. இறக்குமதியை நம்பி இருந்த இந்தியா விநியோகச் சங்கிலி அபாயங்கள் (supply chain risks), ஏற்றுமதிக் கட்டுப்பாடுகள் (export restrictions), தேசிய பாதுகாப்புச் சவால்களை (national security challenges) சந்தித்தது. 1998 போக்ரான் சோதனைகளைத் தொடர்ந்து விதிக்கப்பட்ட தடைகள் (sanctions), நீண்டகால முக்கியத்துவம் வாய்ந்த அதிநவீன தொழில்நுட்பங்களை (home-grown strategic tech) சுயமாக உருவாக்குவதன் முக்கியத்துவத்தை எடுத்துக்காட்டின. இதைத் தொடர்ந்துதான் விக்ரம் வரிசை சிப்வடிவமைப்பு உற்பத்தி எனும் தற்சார்பு நிலையை இஸ்ரோ கைக்கொண்டது. அதன் முதிர்ந்த நிலையே விக்ரம் 3201 உருவாக்கம்.

செமிகாண் இந்தியா 2025 கண்காட்சியில் பிரதமர் மோதியிடம் அளிக்கப்பட்ட விக்ரம் 3201 சிப், தடைகளை முறியடித்துத் தன்னிறைவுக்கு எடுத்துச் சென்ற இந்திய அறிவியல் தொழில்நுட்பச் சாதனையைப் பறைசாற்றுகிறது எனலாம்.

– இது, பிபிசிக்காக கலெக்டிவ் நியூஸ்ரூம் வெளியீடு