Международная группа учёных под руководством исследователей из Пекинского университета в Китае разработала революционный «полностью оптический» чип, который использует свет для синхронизации скорости процессоров и потенциально может достигать тактовой частоты 100 ГГц. Для сравнения, обычные чипы, использующие электричество, имеют тактовую частоту 2–3 ГГц и достигают пика в 6 ГГц.
Центральный процессор (ЦП) лежит в основе множества вычислительных устройств, которые мы видим вокруг себя каждый день. От смартфона, на котором вы, возможно, читаете эту статью, до чат-ботов с искусственным интеллектом (ИИ) – все они нуждаются в процессоре, который параллельно выполняет различные функции для обеспечения работы устройства.
Процессор использует внутренний тактовый сигнал для синхронизации своих функций, это также определяет скорость его работы. Обычно показатель измеряется в гигагерцах (ГГц), каждый гигагерц равен миллиарду тактов в секунду. Чем выше гигагерц процессора, тем больше его вычислительные возможности.
Теперь учёным удалось установить 100 ГГц на новом оптическом процессоре.
Читайте: Китайский квантовый чип Zuchongzhi-3 в квадриллион раз быстрее суперкомпьютеров
Как работает оптический чип
По словам Чанг Лин, доцента Института информационных и коммуникационных технологий Пекинского университета, в обычных чипах для генерации тактовых сигналов используются электронные осцилляторы.
К недостаткам такого подхода относятся слишком высокое энергопотребление, выделение избыточного тепла и невозможность значительно увеличить тактовую частоту. Поэтому исследователи обратились к свету как средству передачи и обработки информации.
Поскольку свет распространяется гораздо быстрее электричества в микросхемах, фотоны, генерирующие эти тактовые сигналы, могут обрабатывать информацию быстрее. Создав на чипе кольцо, напоминающее ипподром, исследователи запустили свет и использовали время каждого круга в качестве стандарта.
Поскольку фотоны движутся со скоростью света, каждый круг занимает всего несколько миллиардных долей секунды, и чипы могут работать на сверхвысокой скорости.
Где можно использовать эту технологию
Поскольку обычные процессоры работают на одной тактовой частоте, приложения, которые не могут синхронизироваться на этих скоростях, требуют различных конфигураций и настроек, что увеличивает стоимость производства и вычислений.
Исследователи разработали «микрокомб» на кристалле, который может синтезировать как одночастотные, так и широкополосные сигналы, причём последние обеспечивают контрольные часы для различных электронных компонентов в системе.
Учёные утверждают, что на 20 см пластине можно изготовить тысячи таких чипов, которые сразу же использовать для развёртывания удобных потребителю решений.
Например, чип можно использовать для мобильной связи в диапазонах сетей 5G и 6G. Но что ещё более важно, повышение скорости сети не потребует обновления оборудования мобильного телефона, если для его питания используется полностью оптический чип.
Аналогичным образом, использование этих чипов в базовых станциях позволит снизить стоимость оборудования и энергопотребление.
Более высокая тактовая частота, достигаемая с помощью такого процессора, также означает более быстрые вычисления, которые позволят развивать искусственный интеллект с меньшими затратами энергии. Применение технологии в автономном вождении может повысить точность и скорость реакции.
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU