आयआयटी मुंबई येथील संशोधकांनी पूर्णपणे भारतात रचित व उत्पादित असा पहिला स्वदेशी मायक्रोप्रोसेसर तयार केला आहे
भारतातील इलेक्ट्रॉनिक्स बाजारपेठ सध्या सर्वाधिक तेजीत आहे. इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या वाढत्या मागणीमुळे २०२० पर्यंत येथील उलाढाल ४०० अब्ज डॉलर्स इतकी होण्याचा अंदाज आहे. आपण सध्या वापरत असलेली बहुतेक सगळी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे आयात केलेली असून केवळ एक चतुर्थांश उपकरणे आपल्या देशात उत्पादित केली जातात. उपलब्ध आकडेवारीनुसार भारतातील एकूण आयात मालापैकी १०% आयात इलेक्ट्रॉनिक वस्तूंची होते. म्हणजे पेट्रोलियम उत्पादनांच्या खालोखाल! त्यापैकी जवळजवळ कायमच आयात केले जाणारे एक इलेक्ट्रॉनिक उत्पादन म्हणजे - कोणत्याही इलेक्ट्रॉनिक उपकरणाचा मेंदूच असलेला मायक्रोप्रोसेसर.
मायक्रोप्रोसेसर म्हणजे एकप्रकारचे इंटिग्रेटेड सर्किट (आयसी) असते. काही लाख ट्रान्झिस्टर (अर्धवाहक म्हणजेच सेमीकंडक्टरपासून बनलेले एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण) एका अर्धवाहक चकतीवर बसवून ते बनलेले असते. मायक्रोप्रोसेसरचा आकार केवळ काही मिलीमीटर असतो आणि जवळजवळ प्रत्येक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणात त्याचा वापर केला जातो. अगदी घरातील मायक्रोवेव्ह, वॉशिंग मशीनपासून ते थेट अवकाशकेंद्रातील अत्याधुनिक सुपरकॉम्प्युटरपर्यंत. मात्र मायक्रोप्रोसेसर तयार करून त्याचे उत्पादन करणे सोपे नाही. ते अतिशय महागडे आणि जोखमीचे काम असून त्यासाठी बरेच कौशल्य लागते. म्हणून जगभरातल्या केवळ मूठभर कंपन्यांनाच यशस्वीरीत्या मायक्रोप्रोसेसर तयार करून तो विकणे शक्य झाले आहे.
मायक्रोप्रोसेसर निर्मितीच्या प्रचंड स्पर्धात्मक क्षेत्रात ठसा उमटवण्याच्या दृष्टीने भारतीय तंत्रज्ञान संस्था मुंबई (आयआयटी मुंबई) येथील अभियंत्यांनी अजित (AJIT) नावाचा नवीन मायक्रोप्रोसेसर तयार केला आहे. संपूर्ण भारतीय संकल्पना असलेला, ज्याचा आराखडा भारतात तयार केला गेला आणि ज्याचे उत्पादनही भारतातच करण्यात आले असा हा पहिला मायक्रोप्रोसेसर आहे. या नवनिर्मितीमुळे आपल्या देशाला करावी लागणारी आयात तर कमी होईलच शिवाय इलेक्ट्रॉनिक्स क्षेत्रात स्वयंपूर्ण होण्यासाठी भारताला मदत होईल.
देशाच्या इतिहासात अजितच्या निमित्ताने उद्योगक्षेत्र, शिक्षणक्षेत्र आणि सरकार प्रथमच एकत्र आले आहे. प्राध्यापक माधव देसाई आणि भारतीय तंत्रज्ञान संस्थेतील नऊ संशोधकांच्या त्यांच्या गटाने हा प्रोसेसर पूर्णपणे संस्थेतच तयार केला आहे. या प्रकल्पाला इलेक्ट्रॉनिक्स आणि माहिती तंत्रज्ञान मंत्रालयाचे (MeitY) तसेच आयआयटी मुंबईचे अर्थसहाय्य मिळाले आहे. पवई लॅब्स या मुंबईतील कंपनीने देखील या प्रकल्पात आर्थिक गुंतवणूक केलेली असून त्यांची उत्पादनावर मालकी असेल. तसेच उत्पादनाचे विपणन आणि सहाय्य देखील ही कंपनी करणार आहे. “या प्रकल्पाला भक्कम पाठिंबा देणारे MeitY चे डॉ. देबाशिष दत्ता आणि उद्योगक्षेत्रातील भागीदार म्हणून या प्रकल्पाला आर्थिक साहाय्य करणारे पवई लॅब्सचे रिपन टिकू यांचा मी आभारी आहे.” आपल्या भागीदारी संस्थांच्या योगदानाची दखल घेत प्राध्यापक देसाई सांगतात.
“गेल्या दोन वर्षांपेक्षा जास्त काळ आम्ही या प्रोसेसरच्या रचनेवर काम करत आहोत. प्रोसेसरच्या प्रत्यक्ष बांधणीला सुरुवात करण्याआधी या रचनेची चाचणी प्रोग्रॅम करता येण्याजोग्या अर्धवाहक चकत्यांवर करण्यात आली.” प्राध्यापक देसाई सांगतात.
अजित - वैशिष्ट्यांनी परिपूर्ण
सध्या उपलब्ध असलेल्या बहुतेक सर्व मायक्रोप्रोसेसर्सप्रमाणेच अजितमध्येही गणिती आणि तार्किक क्रिया करणारा एक घटक (ALU) आहे. बेरीज, वजाबाकी आणि तुलना करण्याचे काम हा घटक करतो. शिवाय स्मरणकोशातून (मेमरी) डेटा बाहेर काढण्याचे आणि डेटा साठवून ठेवण्याचे काम करणारे मेमरी मॅनेजमेंट युनिटदेखील आहे. चल संख्यांशी संबंधित गणिती क्रिया उत्तम कार्यक्षमतेने करता याव्यात म्हणून चल संख्या घटकाची (फ्लोटिंग पॉईंट युनिट) रचना करण्यात आली आहे. मायक्रोप्रोसेसरवर प्रणाली (प्रोग्रॅम) लिहिता यावी यासाठी साहाय्य करणारे हार्डवेअर डीबगर युनिट देखील आहे. हे युनिट प्रोसेसरला नियंत्रित करू शकते.
सध्या बाजारात उपलब्ध असलेल्या अजितइतक्याच आकाराच्या इतर अनेक मायक्रोप्रोसेसरबरोबर अजितच्या वैशिष्ट्यांची तुलना करता येऊ शकते. इंटेलच्या झिऑनसारख्या डेस्कटॉपमध्ये वापरण्यात येणाऱ्या मायक्रोप्रोसेसरप्रमाणे अजित हा मोठ्या आकाराचा प्रोसेसर नसून मध्यम आकाराचा आहे. सेट-टॉप बॉक्समध्ये, ऑटोमेशन प्रणालींचे नियंत्रण करणारा घटक म्हणून किंवा रहदारी नियंत्रक प्रणालीत किंवा चक्क यंत्रमानवसदृश प्रणालींमध्ये तो वापरता येऊ शकतो. शिवाय मोठ्या प्रमाणात उत्पादन केल्यानंतर अजितची किंमत फक्त १०० रुपये असेल असा संशोधकांचा कयास आहे ! अजित दर क्लॉक सायकलमागे एक आदेश पूर्ण करू शकतो. तसेच तो ७० ते १२० मेगाहर्ट्झ इतक्या वेगाने काम करू शकतो. हा वेग बाजारातील इतर प्रतिस्पर्धी प्रोसेसरच्या तोडीचा आहे.
संशोधकांनी अजितशी संबंधित इतर सॉफ्टवेअर सुविधादेखील सर्वांना मोफत उपलब्ध करून दिल्या आहेत. हा प्रोसेसर ‘सॉफ्टकोअर’ स्वरूपातदेखील उपलब्ध आहे. म्हणजेच व्यावसायिकांना मायक्रोप्रोसेसरची रचना वापरण्याचा परवाना विकत घेता येतो आणि ती रचना वापरून आपल्या प्रणालीत वापरता येईल अशा पद्धतीने प्रोसेसर तयार करता येतो. प्रोसेसरची काही विशिष्ट उपयोगासाठी आवश्यक अशी रचना करून देण्याचा प्रस्तावदेखील संशोधकांनी मांडला आहे. “प्रोसेसरची रचना मॉड्युलर आहे. थोडी जास्त किंमत देऊन व्यावसायिकांना हव्या त्या प्रणालीसाठी आवश्यक वैशिष्ट्यांसह प्रोसेसरची रचना करून मिळू शकते.” प्राध्यापक देसाई सांगतात.
‘मेड-इन-इंडिया’ मुळे फायदा
प्राध्यापक देसाई आणि त्यांचे विद्यार्थी - सी. अरुण, एम. शरथ, नेहा करंजकर, पियुष सोनी, तित्तो अंबादन, अश्फाक अहमद, अश्विन जीत, सीएच. कल्याणी, नंदिता राव यांनी मायक्रोप्रोसेसर सर्किटची रचना करण्यासाठी अहिर-व्ही२ (AHIR-V२) नावाचा उपकरण संच वापरला. एखाद्या अल्गोरिदमचे रूपांतर हार्डवेअरमध्ये करणारा हा उपकरण संच पूर्णपणे आयआयटी मुंबई येथे तयार करण्यात आला. आयआयटी मुंबई येथील सहकारी, प्राध्यापक व्ही.आर.सुळे, प्राध्यापक एम.शोजेई-बघिनी आणि प्राध्यापक एम. चांदोरकर यांच्याबरोबर झालेल्या कित्येक फलदायी चर्चांचा प्रकल्पाला फायदा झाल्याचे प्राध्यापक देसाई यांनी नमूद केले. प्रोसेसरची निर्मिती करताना चंडीगढ येथील सेमीकंडक्टर लॅब्सचे एच. जत्ताना, पूजा धनकर आणि शुभम यांचा हातभार लागल्याचे ते सांगतात.
पहिल्या टप्प्यात शासकीय सेमीकंडक्टर लॅबोरेटरी (एससीएल), चंदिगढ येथे अजितची निर्मिती करण्यात आली आहे. त्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या तंत्रज्ञानामुळे १८० नॅनोमीटर एवढ्या आकाराचा सर्वात लहान घटक वापरणे शक्य झाले आहे. आणखी अद्ययावत तंत्रज्ञान वापरून प्रोसेसरचे औद्योगिक उत्पादन करण्याचा संशोधकांचा मानस आहे. त्यामुळे सर्वात लहान घटक हा ६५ ते ४५ नॅनोमीटर एवढ्या लहान आकाराचा होऊ शकेल. म्हणजेच सध्याच्या अद्ययावत मापदंडाइतका.
“ १८० नॅनोमीटरचे तंत्रज्ञान वापरून हा प्रोसेसर तयार करणे ही पहिली पायरी आहे. जरी हे अद्ययावत तंत्रज्ञान नसले तरी बहुतेक सर्व अपेक्षित उपयोगांसाठी पुरेसे आहे. अद्ययावत तंत्रज्ञान वापरून सुमारे दशलक्ष नग इतक्या मोठ्या प्रमाणात उत्पादन करताना दर नगामागची किंमत कमी होईल.” प्राध्यापक देसाई म्हणतात.
भारतात तयार करण्यात आलेल्या प्रोसेसरचे केवळ किंमतीच्या दृष्टीनेच नव्हे तर इतरही फायदे आहेत. या प्रोसेसरमुळे इलेक्ट्रॉनिक्स क्षेत्रात आपल्या देशाची स्वायत्तता आणि आत्मनिर्भरता वाढणार असून इतर देशातून आयात करण्यात येणाऱ्या तंत्रज्ञानावरील अवलंबित्व कमी होणार आहे. तसेच एकूण सुरक्षा व्यवस्था वाढून इतर देश किंवा घातकी संस्थांना डिजिटल बाजारपेठेवर कब्जा मिळवण्यापासून रोखता येणे शक्य आहे. आत्तापर्यंत भारतीय चमूने बरेच प्रोसेसर संपूर्णपणे भारतात तयार केले असले तरीही बाजारात उपलब्ध असलेल्या एकाही मायक्रोप्रोसेसरची मालकी भारतीय कंपनीची नाही. अजितमुळे लवकरच ही परिस्थिती बदलण्याची आशा आहे.
देशातच तयार करण्यात आलेला हा प्रोसेसर आपला आयातीचा भार कमी करण्याची शक्यता आहे. भारतीय प्रोसेसरच्या सहज उपलब्धतेचा आणि वाजवी किंमतीचा इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे तयार करणाऱ्या कंपन्यांना फायदा होऊ शकतो. शिवाय प्रोसेसरची रचना करणारा आणि त्यासंदर्भात मदत पुरवणारा चमू जवळच असल्याचाही फायदा आहे. उपकरणे तयार करणाऱ्या कंपनीला काही बदल करून हवे असतील तर या चमूची सहज मदत घेता येईल.
“भौगोलिकदृष्ट्या जवळ असल्याने एखादी गोष्ट करून घ्यायला एरवी तीन महिने लागत असतील तर ते काम दोन आठवड्यातच करणे शक्य होईल.” प्राध्यापक देसाई म्हणतात.
आव्हाने आणि पुढील वाटचाल
स्वदेशी मायक्रोप्रोसेसर तयार करण्याचे काम सोपे नव्हते. प्राध्यापक देसाईंकडे हुशार, उत्साही पण अननुभवी अशा पदवीधर विद्यार्थ्यांचा केवळ एक लहानसा गट होता. प्रोसेसर तयार करण्याआधी त्याची रचना बिनचूक व्हावी म्हणून त्यांनी काटकसरीने पैसे वापरून काम केले. “अशा पद्धतीच्या व्यवस्थेत वापरण्यास योग्य ठरेल अशा पद्धतीने प्रोसेसरची रचना ठरवणे आणि तिचे भाग पाडणे हे मोठे आव्हान होते. सुरुवातीलाच चाचण्या घेता याव्यात म्हणून आम्ही संगणकाच्या मदतीने प्रोसेसरची एक प्रतिकृती तयार केली. ही प्रतिकृती प्रोसेसरच्या सर्व कामांचे तपशीलात अनुकरण करू शकते. त्यामुळे प्रोसेसर प्रत्यक्ष तयार करायच्या पुष्कळ आधी त्याची चाचणी घेणे शक्य झाले,” प्राध्यापक देसाई सांगतात.
अजूनही काम पूर्ण झालेले नाही. प्रकल्प मोठ्या प्रमाणात यशस्वी करून दाखवायचा असेल तर हा प्रोसेसर व्यावसायिकदृष्ट्या टिकाऊ असायला हवा. त्यासाठी संशोधकांसमोरचे आव्हान आणखी कठीण आहे. “जास्तीतजास्त लोकांना अजित वापरायला द्यायला हवा. प्राथमिक चाचण्यांवरून असे दिसते की, प्रोसेसरची वैशिष्ट्ये स्पर्धेतील इतर बऱ्याच मायक्रोप्रोसेसरशी जुळतात. तसेच नवीन प्रोसेसरची किंमतदेखील वाजवी असणार आहे. व्यावसायिक वर्गाने मोठ्या प्रमाणात हा प्रोसेसर विकत घेऊन तो वापरून काही प्रणाली तयार केल्या तर वापरकर्त्यांना त्याचे फायदे कळून येतील. तसेच त्यामुळे त्यांना आर्थिक लाभ झाला तरच हा प्रयत्न टिकाव धरेल.” प्राध्यापक देसाई सांगतात.
अजित हा प्रोसेसर आयात करण्यात येणाऱ्या इतर प्रोसेसरच्या तोडीचा असल्याने बरेच जण त्याचा वापर करायला उत्सुक असतील अशी संशोधकांना आशा आहे. अजितची व्याप्ती वाढावी आणि पदवीचा अभ्यास करणाऱ्या विद्यार्थ्यांना त्यावर प्रत्यक्ष काम करण्याचा अनुभव मिळावा म्हणून म्हणून त्याचा समावेश अभ्यासक्रमात करण्याची त्यांची योजना आहे.
“अभियांत्रिकी महाविद्यालयांमधून अभ्यासक्रमाचा एक भाग म्हणून आम्ही या नवीन प्रोसेसरच्या वापराला प्रोत्साहन देऊ शकतो. एखादा उत्तम प्रकारे रचना केलेला आणि एका बोर्डवर मावणारा संगणक विद्यार्थ्यांना आणि इतर उत्साही लोकांना प्रयोगासाठी कमी किंमतीत उपलब्ध करून देता येईल.” प्राध्यापक देसाई सुचवतात.
प्रोसेसरमध्ये आणखी सुधारणा घडवून आणण्यासाठी आणि तो शासकीय प्रकल्पांमध्ये वापरता यावा म्हणून MeitY ने आणखी आर्थिक साहाय्य दिले आहे. MeitY च्या अखत्यारीत असलेली समीर (SAMEER - सोसायटी फॉर अप्लाइड मायक्रोवेव्ह इलेक्ट्रॉनिक्स इंजिनियरिंग अँड रिसर्च) ही स्वायत्त प्रयोगशाळा NAVIC किंवा IRNNS (द इंडियन रिजनल नॅव्हिगेशन सॅटेलाईट सिस्टिम) या भारतीय उपखंडाच्या स्वदेशी दिशादर्शक यंत्रणेच्या रिसीव्हर्समध्ये अजितचा वापर करण्याची योजना आखत आहे.
“लोक अजितचा वापर करून उपकरणे तयार करतील अशी आम्हाला आशा आहे. आम्ही त्यांना मदत करण्यास तयार आहोत. आमच्याकडे बी आहे, ते रुजण्यासाठी लोकांच्या मदतीची गरज आहे,” प्राध्यापक देसाई समारोप करताना म्हणतात.