Δημοφιλείς Αναρτήσεις

Επιλογή Συντάκτη - 2019

Το μέλλον της πληροφορικής; Ένα βήμα πιο κοντά σε ένα φωτονικό μέλλον

Anonim

Το μέλλον της πληροφορικής μπορεί να μην βρίσκεται σε ηλεκτρόνια, αλλά σε φωτόνια - δηλαδή σε μικροεπεξεργαστές που χρησιμοποιούν φως αντί για ηλεκτρικά σήματα. Αλλά αυτές οι αποκαλούμενες φωτονικές συσκευές τυπικά κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας προσαρμοσμένες μεθόδους που τους καθιστούν δύσκολη και δαπανηρή στην κατασκευή.

διαφήμιση


Τώρα, οι μηχανικοί έχουν αποδείξει ότι οι φωτονικές συσκευές χαμηλής ισχύος μπορούν να κατασκευαστούν χρησιμοποιώντας τις τυποποιημένες διαδικασίες κατασκευής τσιπ. Έχουν επιτύχει αυτό που οι ερευνητές συντάσσουν ένα σημαντικό ορόσημο στην τεχνολογία φωτονίων. Το έργο θα παρουσιαστεί στο φετινό συνέδριο και έκθεση της ανακοίνωσης οπτικών ινών (OFC), που πραγματοποιήθηκε στις 9-13 Μαρτίου στο Σαν Φρανσίσκο.

Οι δύο νέες συσκευές - ένας διαμορφωτής και ένα συντονισμένο φίλτρο - είναι ενεργειακά αποδοτικές όπως μερικές από τις καλύτερες συσκευές γύρω τους, λένε οι ερευνητές και κατασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας μια τυπική διαδικασία IBM Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) η ίδια διαδικασία κατασκευής τσιπ που χρησιμοποιείται για την κατασκευή πολλών διαθέσιμων στο εμπόριο τσιπ, μερικά από τα οποία βρίσκονται στο Playstation 3 της Sony και επίσης στον Watson, τον υπερυπολογιστή που κέρδισε το Jeopardy! το 2011.

"Από όσο γνωρίζουμε, είμαστε οι πρώτοι που ενσωματώσαμε τη φωτονική πυριτίου σε μια προηγμένη διαδικασία CMOS και για να επιτύχουμε ενεργειακή απόδοση που είναι πολύ ανταγωνιστική με την ηλεκτρονική", δήλωσε ο Mark Wade του Πανεπιστημίου του Κολοράντο, Boulder, ο οποίος θα παρουσιάστε το έργο της ομάδας του στο OFC. Οι συν-συγγραφείς του Wade περιλαμβάνουν ερευνητές από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης και το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Berkeley.

Σβήνει μια δίψα για δύναμη

Ο νόμος του Moore λέει ότι ο αριθμός των τρανζίστορ που μπορούν να χωρέσουν σε ένα τσιπ διπλασιάζεται κάθε δύο χρόνια, με αποτέλεσμα την εκθετική αύξηση της υπολογιστικής ισχύος που έχουμε δει τις τελευταίες δεκαετίες. Αλλά ακόμα και όταν οι τρανζίστορ συνεχίζουν να συρρικνώνονται, ο νόμος του Moore μπορεί να φθάνει στα όριά του, λόγω του γεγονότος ότι οι συσκευές απαιτούν περισσότερη ισχύ για να τρέξουν, πράγμα που οδηγεί σε υπερθέρμανση.

Αυτή η δίψα για την εξουσία είναι ιδιαίτερα προβληματική για τη σύνδεση επικοινωνίας μεταξύ της κεντρικής μονάδας επεξεργασίας ενός υπολογιστή και της μνήμης του.

"Έχει φτάσει στο σημείο όπου χρειάζεται πάρα πολύ ενέργεια και αυτό περιορίζει την υπολογιστική σας δύναμη", δήλωσε ο Wade.

Μια λύση στο πρόβλημα αυτό μπορεί να βρίσκεται στη φωτονική, την οποία οι ερευνητές αναμένουν ότι θα είναι τουλάχιστον 10 φορές πιο ενεργειακά αποδοτική από την ηλεκτρονική. Οι επικοινωνιακές συνδέσεις chip-to-chip που χρησιμοποιούν αυτές τις φωτονικές συσκευές θα μπορούσαν να έχουν τουλάχιστον 10 φορές μεγαλύτερη πυκνότητα εύρους ζώνης, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούν να μεταδώσουν πολύ περισσότερες πληροφορίες χρησιμοποιώντας μικρότερο χώρο. Αυτό συμβαίνει επειδή τα διαφορετικά οπτικά σήματα μπορούν να μοιράζονται το ίδιο οπτικό καλώδιο, ενώ η αποστολή πολλών ηλεκτρικών σημάτων είτε απαιτεί πολλαπλά ηλεκτρονικά καλώδια ή σχήματα που απαιτούν περισσότερο χώρο και ενέργεια.

Μέχρι στιγμής, εξηγεί ο Wade, οι φωτονικές συσκευές που χρησιμοποιούνται στην επικοινωνία chip-to-chip έχουν κατασκευαστεί κατά κύριο λόγο κατά παραγγελία με εξειδικευμένες μεθόδους, περιορίζοντας την εμπορική εφαρμογή τους. Και οι συσκευές που έχουν δημιουργηθεί με πιο τυποποιημένες τεχνικές βασίζονται σε παλαιότερη τεχνολογία, γεγονός που περιορίζει την ικανότητά τους να ανταγωνίζονται με ηλεκτρονικά είδη αιχμής.

Στον δρόμο της εμπορευματοποίησης

Η ικανότητα παραγωγής φωτονικών συσκευών υψηλής απόδοσης χρησιμοποιώντας τη διαδικασία CMOS σημαίνει ότι οι σχεδιαστές τσιπ δεν θα πρέπει να είναι ειδικοί για το σχεδιασμό φωτονικών συσκευών, εξήγησε ο Wade, ο οποίος ελπίζουμε ότι θα επιταχύνει την εμπορευματοποίηση της φωτονικής τεχνολογίας.

"Η διαδικασία CMOS της IBM έχει ήδη αποδειχθεί εμπορικά ότι παράγει υψηλής ποιότητας μικροηλεκτρονικά προϊόντα", δήλωσε ο Wade. Το έργο αποτέλεσε μέρος του έργου του Photonically Optimized Embedded Microprocessors (POEM) της Υπηρεσίας Προηγμένων Ερευνητικών Προγραμμάτων των ΗΠΑ.

Οι δύο συσκευές που κατασκευάστηκαν από τους ερευνητές είναι βασικά συστατικά στοιχεία για τη σύνδεση επικοινωνίας μεταξύ της κεντρικής μονάδας επεξεργασίας ενός υπολογιστή και της μνήμης του. Ένας διαμορφωτής μετατρέπει τα ηλεκτρικά σήματα σε οπτικά σήματα. Ένα συντονισμένο φίλτρο μπορεί να επιλέξει φωτεινά σήματα συγκεκριμένων συχνοτήτων, επιτρέποντάς του να επιλέξει ένα σήμα από πολλές συχνότητες, καθένα από τα οποία μεταφέρει δεδομένα. Χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με φωτοανιχνευτή, το φίλτρο μετατρέπει τα οπτικά σήματα σε ηλεκτρικά σήματα.

Αλλά σύμφωνα με τον Wade, η σημασία αυτής της προόδου υπερβαίνει αυτή τη συγκεκριμένη εφαρμογή.

"Αυτό είναι ένα πολύ ωραίο πρώτο βήμα για τη φωτονική πυριτίου να αναλάβει κάποιες τεχνολογικές περιοχές όπου κυριαρχούσε η ηλεκτρονική και να αρχίσει να κατασκευάζει πολύπλοκα ηλεκτρονικά / φωτονικά συστήματα που απαιτούν πυκνή ενσωμάτωση", δήλωσε ο Wade.

διαφήμιση



Ιστορία Πηγή:

Υλικά που παρέχονται από την Οπτική Εταιρεία . Σημείωση: Το περιεχόμενο μπορεί να επεξεργαστεί για στυλ και μήκος.