Вчені створили оптоелектронний мікропроцесор

30

Дослідники з Массачусетського технологічного інституту спільно з колегами з Каліфорнійського університету в Берклі і Колорадського університету розробили оптоелектронний мікропроцесор, який використовує світло для передачі інформації іншим компонентам системи. При виготовленні чіпа були використані ті ж процеси, які застосовуються при виробництві звичайних чіпів.

За словами дослідників, основна перевага оптичних каналів – низьке енергоспоживання. Фахівці прогнозують, що саме оптична комунікація дозволить підтримувати постійний ріст обчислювальних ресурсів, які необхідні для сучасних комп’ютерів.

Чіп має 850 оптичних компонентів і 70 млн. транзисторів, що значно менше, ніж у звичайному мікропроцесорі, що володіє мільярдами транзисторів, але цілком вистачає для демонстрації його функціональності. Розмір мікропроцесора склав 3х6 мм.

В комп’ютерних системах мікропроцесори постійно обмінюються даними з іншими компонентами і пам’яттю. Збільшення пропускної здатності електричних з’єднань між логікою і пам’яттю вимагає більшої потужності, що призводить до зростання температури чіпів до неприйнятних значень.

Передача даних за допомогою світла більш ефективна з точки зору енерговитрат. Оптичні з’єднання дозволяють з’єднати процесори, розташовані в метрах один від одного без істотних втрат продуктивності.

Мікропроцесор був зроблений компанією GlobalFoundries з використанням технології «кремній на ізоляторі», який передбачає використання шарів діелектрика між шарами кремнію. Оптичні компоненти завдали зверху на тонкий шар діелектрика кремнієвої пластини.

Дослідники перевірили функціональність пристрою, запустивши декілька різних комп’ютерних програм, для яких необхідно було відправити дані в пам’ять і отримати інформацію. Експеримент показав, що чіп забезпечує швидкість передачі даних 300 мегабіт в секунду на квадратний міліметр, що в 10-50 разів вище в порівнянні із звичайними мікропроцесорами, присутніми на ринку.

Фотонні системи вводу/виводу також показали високу енергоефективність – 1,3 пикоджоуля в розрахунку на один біт переданої інформації, що еквівалентно 1,3 Вт для передачі терабіта інформації. В ході експерименту дані відправлялися на ресивер, розташований на відстані 10 метрів.