Учёные из Университета Южной Калифорнии (USC) и Университета Висконсина в Мадисоне (UW-Madison) сообщили о разработке фотонного аналога ячейки SRAM. Это фотонный триггер, который впервые может работать без частой регенерации ячейки, не теряя при этом данные. Фотонный триггер решает две глобальные проблемы полупроводниковой отрасли: высокое энергопотребление и растущие задержки во внутричиповых проводниках по мере уменьшения масштаба техпроцесса. А ещё он быстрый.
Созданные до недавнего времени фотонные триггеры требовали значительно более частой регенерации данных, что сводило на нет весь эффект от перехода на оптику. Между тем экономия энергопотребления лежит во главе угла всех дальнейших разработок в сфере вычислительных платформ. Создание триггера без дрейфа состояния оказалось сложной задачей. Но оно того стоило. Хранение состояния без преобразования в электрический сигнал исключает из бюджета энергопотребления чипов весьма существенную составляющую. Кроме того, электрический сигнал проделывает в чипе значительный путь, что также приводит к росту энергозатрат. Путешествие фотонов по тому же маршруту, при отказе от медных проводников, будет гораздо более экономичным.
Технические характеристики прототипа впечатляют (хотя часть данных получена на цифровой модели): скорость записи достигает 20 ГГц, а моделируемая скорость чтения — 50–60 ГГц, что примерно в 20 раз превосходит 2–3 ГГц, характерные для типичной ячейки SRAM в кэше современных процессоров. Физически триггер использует два связанных микрокольцевых резонатора с положительной обратной связью, обеспечивая бистабильность состояний (0 или 1) без дрейфа. Состояние сохраняется более секунды при комнатной температуре в диапазоне от −10 до +90 °C без необходимости обновления.
Самое важное заключается в том, что прототип был изготовлен на заводе компании GlobalFoundries на 300-мм пластине с использованием штатной фотонной платформы Fotonix производителя. Это демонстрирует, что фотонный элемент уже сегодня может быть изготовлен и интегрирован в фотонный процессор — если таковой появится. Остаётся проблема масштабирования. Фотонный триггер — фотонная ячейка SRAM — обладает большой площадью и не может использоваться в качестве элемента кэша процессора. Всё это — вопрос будущего. Впрочем, уже сегодня такие оптические триггеры можно применять в составе магистральных оптических линий связи, где выигрыш может быть получен максимально быстро, несмотря на значительные габариты устройства.
Больше интересных новостей на сайте 3DNews:
• Важный рубеж: аккумуляторы подешевели достаточно, чтобы солнечная энергия была доступной круглые сутки
• В шаге от катастрофы — китайский спутник пронёсся всего в 200 метрах от спутника Starlink
• Впервые учёные наблюдали настоящую алхимию — солнечный нейтрино превратил изотоп углерода в азот