Полноценный оптоэлектронный процессор
Группа инженеров Массачусетского технологического института (MIT), Университета Калифорнии в Беркли и Университета Колорадо создала оптоэлектронный микропроцессор, в котором для передачи информации используется свет. Ученым удалось грамотно совместить оптические и электронные компоненты на одном кристалле размером 3x6 мм.
Фотонный процессор содержит 850 оптических компонентов и 70 млн транзисторов, что намного меньше, чем в типичном современном чипе (обычно, больше миллиарда). Однако, как заявляют разработчики, этого достаточно для того, чтобы продемонстрировать потенциал оптических чипов для коммерческого использования.
Важный момент, ученые сумели адаптировать существующие производственные процессы под создание оптоэлектронных чипов. Замена электрических соединений на оптические позволяет обеспечить более высокую пропускную способность шины, связывающей процессор и память, увеличить скорость и дальность передачи данных, а также снизить энергозатраты на передачу информации.
Спроектированный чип изготовлен на производстве GlobalFoundries с использованием технологии «кремний-на-изоляторе». Из оптических элементов в чипе используются фотодетекторы, кольцевые модуляторы, фильтры и волноводы, которые вместе позволяют контролировать и направлять световые волны, а также преобразовывать оптические сигналы в электрические и электрические – в оптические.
Основное преимущество технологии в том, что для передачи одного бита информации в новом чипе необходимо затратить чуть больше одного пикоджоуля (эквивалент потребления 1 Ватта при передаче 1 Тбит/с), что составляет одну десятую от энергии, необходимой для того же самого в традиционном чипе, причем даже на очень коротких дистанциях.
Более того, в оптоэлектронике расстояния теряют свою значимость: для передачи бита информации на 10 мм или 1 км необходимо затратить одно и то же количество энергии. В то же время, чтобы передать электрический сигнал на расстояние 1 км необходимо затратить тысячи пикоджоулей.
Очевидно, что в снижении энергозатрат особенно заинтересованы операторы data-центров. Именно они могут стать первыми потенциальными покупателями оптоэлектронных процессоров, если их все-таки выведут на рынок. Дело в том, что существует ряд проблем, связанных с корректной работой оптронных чипов. И если не удастся решить их в ближайшие пару лет, о коммерческой реализации можно будет забыть.