Фактически, в 2015 году исследователи из трех университетов США разработали фотонный чип, который может использовать свет для передачи данных, что значительно быстрее, чем предыдущие чипы, а потребление энергии значительно снижается. Исследователи утверждают, что это первый Процессор, который использует свет для передачи данных. Чип обрабатывает данные со скоростью до 300 Гбит / с на квадратный миллиметр, в 10 раз или даже в 50 раз быстрее, чем существующие стандартные процессоры. Исследователи используют 70 миллионов транзисторов и 850 фотонных элементов ( Используется для отправки и приема света. Он состоит из двух процессорных ядер. Весь чип составляет всего 3 x 6 мм.
В 40-е годы компьютеры были такими же большими, как и комнаты. Сегодняшние компьютеры сильно отличаются от компьютеров того времени, но они передают данные одинаково. Все они передают электронные сигналы в металлических проводах. Чип-компании, такие как IBM и другие, уже изучают кремниевую фотонику (кремниевые фотоники), но они не смогли реально использовать ее в коммерческих целях. Исследователи из Университета Колорадо в Беркли, Массачусетском технологическом институте и Боулдера из Университета Колорадо разработали первый фотонный чип. Это большой прорыв. Они предсказывают, что коммерческие версии оптического процессора могут быть протестированы уже в 2017 году.
В современных компьютерах и смартфонах электрические сигналы передаются в проводах, подключая процессоры, память, сети, устройства хранения данных, интерфейсы USB и т. Д. Оптические волокна используются для соединения между странами и странами. Данные, но его стоимость слишком дорога.
Американские университетские исследователи надеются изменить это: они будут устанавливать электронные компоненты непосредственно на микросхеме и использовать их для передачи и приема световых сигналов. Таким образом можно изготовить как чип-производственное оборудование, так и кремниевые компоненты. Таким образом, оптический чип будет Он может легко распространяться на вычислительную инфраструктуру.
Исследователи уже выпустили прототипы в лабораториях. Если продукты могут быть выведены на рынок, потребители будут очень полезны. Тысячи серверов установлены в центрах обработки данных, а технология кремниевой фотоники может увеличить вычислительную скорость, на персональных компьютерах и смартфонах. Кремниевая фотоника может сломать узкое место в производительности, не жертвуя временем автономной работы. Сегодняшняя вычислительная индустрия, как правило, сталкивается с проблемой: не удается заставить микросхемы работать быстрее. У кремниевых фотонов таких проблем нет. Напротив, исследователи позволят кремниевому чипу передавать данные все время и не будут простаивать, тем самым эффективно улучшая общую производительность.
Владимир Стоянович, доцент, отвечающий за развитие чипов, сказал, что разработка первого оптического чипа, который может общаться во внешнем мире, является крупным прорывом. Что касается коммерциализации, то самая большая проблема заключается в поиске дешевых способов упаковки чипов. Он считает, что по соображениям затрат свет Компания Stojanovic также сказала: «Мы ожидаем, что упакованные чипы сначала войдут в центр обработки данных, а затем станут достаточно дешевыми, чтобы в конечном итоге стать популярными в мобильных телефонах и ПК. '
Идея исследователей - не чистая идея. В коммерциализации оптических чипов было задействовано две компании-автозагрузки: одна из них - Ayar Labs, которая надеется коммерциализировать технологию фотонных соединений, а другая - SiFive. Постройте новый бизнес на бесплатном чипе RISC-V.
В ближайшем будущем Стоянович ожидает, что фотоны смогут подключать отдельные микросхемы к компьютеру для подключения одного чипа к другому. Кроме того, технология кремниевой фотоники также может улучшить работу Lidar - лазера без водителя. Эффективность датчиков, изображений изображений мозга и окружающей среды значительно улучшится.
Ожидается, что кремниевая фотоника перепишет историю и радикально изменит способ объединения компьютеров. Передача электрического сигнала ограничена длиной кабеля. Например, когда скорость передачи стандартного USB-соединения увеличивается в 10 раз, максимальная длина кабеля уменьшается с 16 до 10 на английском. Оптическая связь не имеет такой проблемы: ее скорость выше, а сигнал не ослабляется. Прототипный чип, отображаемый Американским университетом, связан с 10-метровым светом. Он может легко простираться до километров.
С помощью кремниевых фотонных чипов компьютеры в центре обработки данных не должны терять время, ожидая ответа другого компьютера. Стоянович сказал: «Наши оптические решения позволяют процессору быстрее получать доступ к сети».
Электрический сигнал передается через металлический провод. Оптическое соединение требует лишь небольшого количества энергии. Чип может самостоятельно подавать энергию, что может сэкономить электроэнергию, и не будет проблем с перегревом электронных компонентов.
Прототипные чипы изготовлены из необычных материалов, они сочетают в себе кремний и германий.Процесс изготовления затруднен, а стоимость высокая. Но в последнее время исследователи добились прогресса. Они улучшили технологию кремниевой фотоники и использовали их в чипах. Больше материала кремния.