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光电子芯片将于明年上市:速度更快 能耗更低

2018-04-10 14:20:38 来源:参考消息网 责任编辑:朱方雨

核心提示:报道称,这些新型光电子芯片将加快常规芯片的数据传送和接收速度,还将使芯片间通信所消耗的能量减少95%,并将大型数据公司的能耗总量最多降低50%。

参考消息网4月10日报道 外媒称,脱胎于美国麻省理工学院的企业Ayar Labs正在把光学和电子学技术结合在一起,以制造速度更快、效率更高的计算机。这些新型光电子芯片将加快常规芯片的数据传送和接收速度,还将使芯片间通信所消耗的能量减少95%,并将大型数据公司的能耗总量最多降低50%。

据澳大利亚新图谱网站4月8日报道,自从60年前硅芯片发明以来,计算机的性能差不多每两年就提升一倍,但是计算机系统的工作速度并未表现出同样显著的进步。问题出在数据传输上,而这是一个任何技术都会遭遇到的瓶颈,它使系统的整体运行速度放慢到其中最缓慢部分的速度。

报道称,你可以把计算机比作一个航空旅行系统,如果你只关注飞机、机场跑道设施、物流以及空中交通管理等方面,那么把纽约与华盛顿两地之间的旅行时间缩短到一小时以内是很容易的。但是,如果你一方面需要花两小时过安检,另一方面还需要花两小时等待领取托运行李,那么开车会更快一些。

计算机也是如此,芯片或许能够以闪电般的速度运行,但是它们相互之间仍然使用铜导线进行通信。铜导线不仅降低了系统的速度,还迫使芯片在数据传输时保持空转而浪费能量。只要存在铜导线,这一瓶颈就不会消失。

报道称,处理这一问题的办法之一是制造一种使用光而不是电的计算机。这样的光子芯片不占多少空间,真正以光速运行,能够同时发送不同波长的多个信号,并且具有非常高的能源效率——但是尽管进行了几十年的研究,它们的发展仍然远远落后于电子芯片。

Ayar Labs公司针对这一难题的解决方案是制作一种融合了光学和电子学元素的混合式芯片。这种做法并不新鲜,但是以往的尝试由于把光子学和电子学部件作为独立元素对待而浪费了能量。Ayar Labs则去除了铜导线,从而以每枚芯片仅耗资数美分的成本制作出可以直接与光学元件结合在一起的硅芯片。

研究人员参考了麻省理工学院为国防部高级研究项目局“光子学优化嵌入式微处理器”(POEM)项目所做研究的成果。在制作过程中,工程师们使用了一类新型的微型化光学元件,其中包括光电探测器、光调制器、波导及光学过滤器。这些元件可以对利用不同波长的光进行传送的数字信息进行编码、传输和解码。通过取出某些电子层、以光学层取而代之并实现紧凑的设计,工程师们设法把这些元件加入常规芯片中。由于光学和电子器件被置于同一块芯片上,就不再需要碍手碍脚的铜导线了,传输完全是以光学方式进行。

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