Prototypowe procesory TI ze światłowodami zamiast ścieżek.

Chipy komputerowe wykorzystujące światło zamiast elektryczności do przekazywania danych zużywają o wiele mniej energii niż tradycyjne chipy, ale jak dotąd pozostają osobliwością laboratoryjną. Profesorowie Vladimir Stojanović i Rajeev Ram wraz z kolegami z technologicznego laboratorium elektroniki i mikrosystemów MIT mają głęboką nadzieję na zmianę tego stanu rzeczy poprzez zaprojektowanie takiego chipu aby mógł być budowany za pomocą zwykłych procesów produkcyjnych.

"Nie widzę nikogo, kto by się tym zajmował" mówi Michael Watts, wynalazca Sandia National Laboratories, który także pracuje nad optycznymi chipami. Jeśli im się to uda, trzeba będzie przekonać głównych producentów procesorów i pamięci, że realia z tym związane są znacznie prostsze niż się wydaje.

Dzięki zapewnionemu dostępowi do tych samych maszyn produkcyjnych które Texas Instruments używa do produkcji chipów do telefonów komórkowych i mikroprocesorów, badacze z MIT pokazali, że mogę wsadzić olbrzymią ilość działających elementów optycznych i elektronicznych w tym samym chipie. Jak dotąd jednak elektronika nie potrafi bezpośrednio sterować optycznymi układami.

Transfer danych za pomocą światła mógłby rozwiązać nadchodzący problem w projektowaniu chipów. Moc obliczeniowa chipów rośnie, potrzebują szybszych aby wysyłać dane do pamięci, w innym przypadku moc "produkcyjna" jest tracona, jednak przesyłanie danych przez elektryczne połączenia wymusza większe zużycie energii.

Mniejsze tranzystory są bardziej energooszczędne niż duże, więc w czasie zużycie energii w chipach znacznie się nie zmieniło. Niestety część energii zużywana do komunikacji wzrasta. Watts mówi " W pewnym momencie należy całe zapotrzebowanie energetyczne poświęcić na wymianę danych, i taki moment jest już na prawdę niedaleko, co za tym idzie na moc obliczeniową nie zostanie już nic." Przyszłe chipy mogą oczywiście pobierać więcej energii, jednak równocześnie z tym pojawi się problem w chłodzeniu takich układów, znacznie skróci się czas pracy baterii.

Zatem producenci chipów chętnie przyjmą bardziej energooszczędną drogę przesyłania danych jednakże musi to mieć pozytywne odzwierciedlenie w cenie a proces technologiczny tworzenia takich chipów nie można znacznie odbiegać od powszechnie stosowanych metod co znacznie obniżyłoby koszty adaptacji zakładów produkcyjnych a jednocześnie zmniejszyłoby - koszt wprowadzenia produktu na rynek.

Producenci tworzą chipy z naprzemiennie składanych warstw rożnych materiałów takich jak krzem, dwutlenek krzemu, miedź. Problem w wykorzystaniu istniejących procesów technologicznych do budowy komponentów optycznych polega na tym, że osadzane warstwy są cieńsze niż byłoby to idealne. Jednak tu nie ma wybory ponieważ grubości warstw są ustalane przez procesy wytwarzania.

Idąc tą drogą zespół rozszerzyć wstępną ideę również do układów pamięci, które cięższym orzechem do zgryzienia. W tym przypadku optyka musi być w pełni zgodna z przebiegiem procesu. Jeśłi jednak wsyzstko przebiegłoby zgodnie z oczekiwaniami przy zachowaniu mocy wydajność systemu mozna podnieść o 10, 20 razy.

Autor:Artur Kulikowski
źródło physorg.com