Пермские ученые в сотрудничестве с петербургскими и московскими коллегами разработали инновационный наночип, который позволит увеличить скорость передачи данных внутри микросхем компьютеров. Он компактный, высокоэффективный и совмещает лучшие свойства металлических и оптических чипов.
Быстрее, еще быстрее
Производительность – важный показатель не только для бытовой компьютерной техники. Суперкомпьютеры, которые выполняют квадриллионы операций в секунду, остро нуждаются в ресурсах, которые позволили бы им увеличить скорость передачи данных. Это привело к появлению кремниевой фотоники – объединения электрических и оптических технологий.
Кремниевые чипы, использующие электрические импульсы, невозможно миниатюризировать бесконечно из-за рисков нежелательных электрических явлений. Оптоволоконные линии позволяют убыстрить передачу сигнала, но имеют слишком большие размеры для использования их в традиционных чипах.
Интеграция электронных и оптических компонентов в традиционный чип позволяет увеличить его пропускную способность. В перспективе – создавать более производительные системы за счет одновременной передачи множества информационных потоков.
Электричество + свет = скорость
Исследователи из ведущих вузов Перми, Санкт-Петербурга и Москвы, входящих в консорциум Центра компетенций «Фотоника», разработали способ увеличения скорости ядер процессора между собой с использованием оптических технологий. Для передачи данных с помощью света в чип интегрируются миниатюрные источники и приемники. Но проблемой является плохая совместимость материалов и сложность их включения в кремниевую электронику.
Российские ученые предложили формировать оптические наноантенны с использованием сканирующего туннельного микроскопа. Такое устройство дает электронный пучок энергии размером в 5 нанометров и способно «увидеть» частицы различных веществ на уровне молекул и атомов. Применение такой техники позволит создать уникальные чипы и многократно повысит их производительность.
Научные открытия и революционные последствия
Кремниевую фотонику называют одним из важнейших компонентов новой информационной революции. Поэтому создание оптоэлектронных чипов в последние годы стало актуальным направлением научных разработок. Работу в этом направлении ведут такие крупные корпорации, как IBM, Intel и Luxtera. Свой вклад в развитие кремниевой фотоники вносят и ученые, в том числе российские.