Оптические чипы перевернут будущее компьютеров

Posted: Декабрь 10, 2012 in Компьютеры, Технологии

Ведущие ученые IBM утверждают, что для производства микросхем нового поколения, использующих свет вместо электричества, больше нет технологических препятствий.

IBM сообщила о прорыве в области «кремниевой нанофотоники». Данная технология позволяет совмещать в чипах оптические компоненты с кремниевыми. Суть прорыва заключается в том, что исследователям впервые удалось создать такой чип на коммерческом оборудовании.

«Прорыв стал результатам более чем десятилетней работы IBM, — заявил старший вице-президент и директор IBM Research Джон Келли (John Kelly). — Теперь мы можем переместить данную технологию из стен лабораторий на заводы и приступить к выпуску новых микросхем, которые найдут применение в различных областях».

За основу был взял чип, разработанный в 2010 г. Тогда ученые сообщили, что им удалось сконструировать микросхему, в которой используется пульсация света для передачи информации вместо обычного электрического тока. Это позволяет значительно повысить скорость обработки информации.

Добавив к стандартной линии по производству полупроводников несколько недорогих дополнительных машин, ученые смогли выпустить гибридную микросхему, основанную на передаче электрического тока и света.

Модицифированная производственная линия позволила интегрировать в микросхему такие оптически элементы, как мультипликаторы с разделением по длинам волн, модуляторы и детекторы — все необходимое для передачи информации с помощью света.

Для этого была использована существующая линия по производству микросхем на базе технологии широкого применения КМОП (комплементарная логика на транзисторах типа металл-оксид-полупроводник), с использованием 90-нм технологической нормы.

90-нм норма была выбрана за свою относительную дешевизну и способность удовлетворить потребности в ближайшее десятилетие, объяснил доктор Юрий Власов, руководитель проекта Silicon Nanophotonics Project в IBM Research. Он пояснил, что использовать меньшей технологические нормы для построения оптических элементов пока не имеет смысла.

«Огромные объемы данных передаются по вычислительным сетям предприятий, и эти объемы продолжают неуклонно возрастать в связи с появлением новых приложений и услуг, — прокомментировали в IBM. — Готовые к производству чипы на основе кремниевой фотоники помогут справиться с возрастающими требованиями к скорости передачи данных и мощности компьютеров».

Согласно данным IBM, чипы на основе кремниевой нанофотоники способны обеспечивать скорость передачи данных свыше 25 Гбит/с на канал. А использование мультипликаторов позволяет передачать несколько потоков данных по одному волокну. Возможность мультиплексирования в будущем позволит осуществлять передачу терабайтов данных между удаленными друг от друга вычислительными системами.

Доклад, посвященный новому прорыву, ученые планируют представить в рамках конференции IEEE International Electron Devices Meeting, которая пройдет с 10 по 12 декабря в Сан-Франциско.

Конечно, это все технология будущего. Однако есть будущее и у современных компьютеров.

Новый тип транзистора, разработанный в Университете Пердью и Гарвардском университете, обещает в течение десятилетия решить проблему дальнейшей миниатюризации нынешней кремниевой электроники.

Исследователи создали транзистор из трех крошечных нанопроводов, сделанных не из кремния, как обычные транзисторы, а из индий-галлий-арсенида. Три нанопровода создают коническую фигуру, напоминающую елку, и этого «новогоднего подарка» производители электроники ждут уже давно.

Новейшее поколение кремниевых чипов, появившееся в этом году, содержит транзисторы с вертикальной 3D-структурой вместо обычного плоского дизайна. Однако кремний обеспечивает ограниченную подвижность электронов и для дальнейшего прогресса необходимы материалы, которые позволят потокам электронов двигаться быстрее. Это в разы повысит быстродействие и энергоэффективность компьютеров.

Индий-галлий-арсенид является одним из нескольких перспективных полупроводников, которые могли бы заменить кремний. Такие материалы называются полупроводники-III-V, поскольку они сочетают в себе элементы третьей и пятой групп периодической таблицы.

Транзисторы имеют важную деталь под названием ворота, которая позволяет транзисторам включаться и выключаться, управляя электрическим током. Чем меньше ворота, тем быстрее транзистор и, соответственно, компьютер. Современные транзисторы имеют ворота длиной около 22 нанометров. Инженеры работают над созданием транзисторов с воротами длиной 14 нанометра: ожидается, что они будут готовы к 2015 году, а 10-нм — к 2018 году.

К сожалению, расчеты показывают, что размеры менее 10 нм на кремниевой основе недостижим и для электроники будущего придется искать новые материалы для проводников и диэлектриков.

Нанопровода в новом типе транзистора покрыты различными типами композитных изоляторов: 4-нм слоем алюмината лантана с ультратонким 0,5-нм слоем оксида алюминия. Новый сверхтонкий диэлектрик позволил ученым создать транзистор на основе индий-галлий-арсенида, который потенциально может перейти важный рубеж в 10 нм. Пока прототип нового транзистора имеет 20-нм ворота, что само по себе превосходит современные технологии. Новый транзистор работает в 2,5 раза быстрее кремниевых и питается низким напряжением – всего 0,5 В. Надо отметить, что исследование частично финансирует компания Intel.

Реклама

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s