Фотонный чип имеет ряд преимуществ перед кремниевым, но их заменить не сможет, хотя может стать отдельной индустрией. И в ней у России есть все шансы попасть в число лидеров
Сколтех запустил контрактное производство фотонных чипов. Это передовая технология, которая может стать революцией в мире микросхем. Она в разы быстрее старых технологий, и чипы при этом не нагреваются. Традиционные чипы, впрочем, технология не заменит, но может стать таким выгодным дополнением, что это перевернет индустрию.В традиционной кремниевой электронике, которая применяется уже везде и к которой мы все давно привыкли, используется электрон. Когда электрический ток встречает сопротивление проводника, образуется тепло. Львиная доля энергии уходит впустую, она тратится на нагрев чипа. Чип надо охлаждать, а это и долго, и дорого. Например, нагрев от гигантских дата-центров для искусственного интеллекта идет такой, что она начинает воздействовать на атмосферу. И это становится проблемой. Здесь в дело и вступает фотонный чип, где, как следует из названия, главное действующее лицо — не электрон, а частица света фотон. Фотоника позволяет избавиться от главной проблемы — не надо так много энергии для перемещения фотонов, а значит, и нагрева почти нет. Впрочем, есть у технологии и ощутимые минусы, говорит гендиректор компании «Троицкий инженерный центр» Евгений Горский:
Евгений Горский гендиректор компании «Троицкий инженерный центр»
«Передавать информацию при помощи света — быстрее и требует меньше усилий и затрат энергии. В каждом доме уже практически используются оптоволоконные линии связи, по которым работает интернет. Там как раз свет передается при помощи фотонов. Если говорить про чипы, то с помощью фотонов можно легко организовывать параллельные вычисления. Они стали в последние годы очень востребованы благодаря развитию ИИ, но в то же время есть и недостатки. Первое — это то, что на фотонных схемах достаточно проблематично выполнять простые логические, математические операции. А второе — это то, что фотонные элементы не могут быть такими маленькими, как логические элементы в современных микросхемах. То есть, если мы говорим про электронные схемы, размеры порядка 3-5 нанометров, а вот элементы фотонных схем ограничены 500 нанометрами и более. И по этой причине наиболее востребованы гибридные схемы, когда используется электронное вычислительное ядро и некая вспомогательная фотонная логика, плюс оптический ввод и вывод из кристалла».
Срок производства чипа, или, как говорят специалисты, наращивания формирования полупроводниковых структур на пластинах — от трех месяцев до полугода. И Сколтех уже запускает первое контрактное производство. Заказчики из числа исследовательских организаций и обладателей суперкомпьютеров получат первые прототипы и малые партии чипов.
Конкуренты в США, Китае, Германии тоже давно занимаются фотоникой. И здесь у России есть уникальный шанс, что называется, «залететь в модную и перспективную тему». В массовом производстве мы отстаем на несколько поколений, ни за пять, ни за десять лет нам конкурентов не догнать, а вот в фотонике разрыв совсем не такой драматичный.
Чипы используются сейчас везде — в процессорах, светодиодах, лазерах, солнечных батареях и квантовых компьютерах. Ожидать, что сейчас фотонные чипы вмиг заменят всю привычную нам электронику, нельзя. А вот появление неких супергибридов — вполне вероятно, говорит редактор канала «Русмикро» Алексей Бойко:
Алексей Бойко редактор канала «Русмикро»
«Конечно же, человечество не может просто так взять и перейти на какую-то другую технологию. В те же заводы по производству электроники вложены даже не миллиарды, а, возможно, десятки триллионов долларов на нашей планете. Просто так вот взять и в чистом поле начать строить какие-то другие технологии, выбросив такие вот триллионные вложения, — этого никто, естественно, делать не собирается, поэтому искали технологию, которая могла бы не просто быть новой и хорошей, а еще и стоять на уже созданном фундаменте. И вот как раз кремниевая фотоника эту задачу решает. Будет ли при этом выигрыш в быстродействии — ну, тоже, в общем, этого можно ожидать, но, мне кажется, на фоне выигрыша в энергии это даже не так принципиально».
Уже есть первые попытки создать процессоры на базе фотонных чипов, а там уже и до создания чипов памяти можно дойти — во всяком случае, принципиальных проблем с такой технологией нет, говорят специалисты. Это исключительно инженерная задача, а значит, дело навыка, знаний и времени.
Присоединяйся к MAX-каналу «Бизнес FM»