[Resim] Yüksek hızlı bilgi işlemin geleceği: Silikon donanıma benzer ilk yonga düzeyinde optik donanım başarıyla geliştirildi
Mart 2000'de AMD, saat frekansı 1 GHz'i aşan bir işlemciyi ilk kez tanıttı; Ağustos 2001'de Intel bunu 2 GHz'e çıkardı ve Kasım 2002'de ilk kez 3 GHz'i geçti. Bir karşı saldırı olarak, 9 yıllık teknoloji birikiminin ardından AMD, güçlü FX-6200 ile 4 GHz'i kırmada başı çekti ve iki yıl sonra 2013'te 5 GHz FX-9590'ı piyasaya sürdü.
Mevcut işlemci performansındaki artış yavaşladı ve gelecekte geliştirmeyi desteklemek için yeni ivmenin enjekte edilmesi gerekiyor. Ve bu yeni ivme, performansı büyük ölçüde artırması beklenen ışık tabanlı bir donanım grubu olan yonga düzeyinde fotonik bilgi işlem olabilir. Nippon Telegraph and Telephone Corporation'ın sponsor olduğu bilimsel ekip, kısa süre önce fotonik teknolojisi alanında büyük bir atılım gerçekleştirerek, fotonik donanımın ilk kez elektronik donanımla karşılaştırılabilir performansa ve özelliklere sahip olmasına izin verdi.
Önümüzdeki 10 yıl içinde, bilgi iletmek için ışık kullanımı ve ardından işleme için elektronik donanım dahil olmak üzere, optikte çeşitli çığır açan uygulamalar göreceksiniz. Örneğin, elektrik sinyalleri Elektriğe Optik (EO) ekipmanı tarafından ışığa dönüştürülecek ve daha sonra ışık yoluyla iletilecek ve Optikten Elektriğe (OE) ekipmanında elektrik akımına dönüştürülecek ve akım işlenebilecek veya bir sonrakine gönderilebilecektir. EO ekipmanı.
Şu anda, bilim adamlarının karşılaştığı ana zorluk güç gereksinimidir.Işık biçiminde iletmek için gereken güç, elektrik sinyallerinin 1000 katından fazladır ve iletim hızında da sınırlamalar vardır, çünkü ışık her emildiğinde, dönüştürme için konteynere girmesi gerekir. . Dahası, sinyal geçmeden önce kap doldurulmalı ve tamamen boşaltılmalıdır, ancak şimdiye kadar hızlı ilerlemeyi sağlamak için yeterince küçük bir kapasitör inşa etmek çok zordur.
Bilimsel ekip, optik alanında bir sıçrama geliştirmeyi başardı ve sonunda performans ve güç tüketimi açısından geleneksel silikon donanımla karşılaştırılabilir gereksinimlere ulaştı. Bilimsel araştırma ekibi, bit başına sadece 42 joule olan 40 Gbps çalışma hızına sahip bir elektro-optik modülatör (EO) yarattı, bu da güç tüketiminin önceki en iyi deneylerden çok daha düşük olduğu anlamına geliyor. Kabın yaklaşık yarısı mikrofarad. (femtofarad).
Daha sonra, aynı teknolojiye dayalı bir optik alıcı (O-E) oluşturdular ve 10 Gbps'de, diğer optik sistemlerden iki kat daha düşük güç düzeyinde, bit başına yalnızca 1,6 femtojoule ile çalışabilir. Aynı zamanda bir amplifikatöre ihtiyaç duymayan (güç tasarrufu sağlayan) ve düşük kapasitansa sahip olmak için sadece birkaç megafarada ihtiyaç duyan ilk üründür.
İkisine dayanan bilimsel araştırma ekibi, tamamen optik bir anahtar, dalga boyu dönüştürücü ve tekrarlayıcı olarak kullanılabilen dünyanın ilk O-E-O transistörünü gösterdi. İnanılmaz çok yönlülük, çip seviyesinde elektronik donanımı aşan ilk cihaz olmasını sağlıyor. Araştırmacılar, çekirdekler arası iletişim için kullanılabileceğini ve önbellek tutarlılığını koruyabileceğini öne sürüyor.
Bilimsel araştırma ekibi, bu atılımı, içinde bir sürü delik bulunan silikon bir çip olan yeni bir fotonik kristal türü (ışığı kontrol eden sentetik bir yalıtım malzemesi) geliştirerek başardı. Bu delikler, eğer ışık içlerinden geçerse, kendi kendine karışacak ve iptal edilmesine neden olacak şekilde düzenlenmiştir. Bir delik tıkanırsa, ışık yolu takip edecek ve ışığı emen bir malzeme halinde toplanarak elektrik akımına dönüştürülecektir. Aynı sistem ters yönde de çalışabilir.
