Ο πρώτος επεξεργαστής φωτονίων

Close-up του φωτονικού SoC. Αριστερά διακρίνονται τα φωτονικά κυκλώματα, η μνήμη (πάνω) και δεξιά οι δύο επεξεργαστικοί πυρήνες.

Οι συμβατικοί επεξεργαστές που όλοι γνωρίζουμε, οι οποίοι βρίσκονται στο εσωτερικό των υπολογιστών, από τα smartphones έως τους supercomputers, χρησιμοποιούν ηλεκτρικό ρεύμα. Η ανάγκη για μείωση της κατανάλωσης, αλλά και δραστικής αύξησης των επιδόσεων των σημερινών CPU οδηγεί στην εφεύρεση νέων τεχνολογιών.

Ερευνητές στο University of Colorado Boulder, σε συνεργασία με το University of California, Berkeley και το Massachusetts Institute of Technology (MIT) κατασκεύασαν έναν επαναστατικό επεξεργαστή που χρησιμοποιεί φως αντί για ηλεκτρισμό για την επικοινωνία του. Ο επεξεργαστής αυτός καταναλώνει ελάχιστη ενέργεια, ενώ επεξεργάζεται δεδομένα με πολύ υψηλές ταχύτητες, έως και 10 φορές μεγαλύτερες από τις σημερινές.

 

Το νέο chip φωτονίων έχει πυκνότητα bandwidth 300Gbit ανά δευτερόλεπτο ανά τετραγωνικό χιλιοστό.

Πλεονέκτημα της επικοινωνίας με φως αντί για ηλεκτρισμό είναι ότι πολλαπλά data streams μπορούν να κωδικοποιηθούν με διαφορετικά χρώματα και να ταξιδέψουν στο ίδιο μέσο, στην περίπτωση μας μέσο μίας οπτικής ίνας, που μπορεί να είναι είτε εντός ή είτε εκτός του επεξεργαστή.

Τα ηλεκτρικά σήματα κωδικοποιούνται σε φωτεινά κύματα σε αυτόν το οπτικό πομπό, ο οποίος αποτελείται από έναν ring modulator, μια φωτοδίοδο ελέγχου (αριστερά) και θύρα εισαγωγής φωτός (κάτω). Όλα είναι φτιαγμένα ακολουθώντας τα ίδια στάδια κατασκευής με τα κυκλώματα τρανζίστορ που τα ελέγχουν (πάνω). 

Επιπρόσθετα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί και το υπέρυθρο φως. Το υπέρυθρο φως έχει μήκος κύματος μικρότερο του 1 micron, περίπου όσο το 1/100 του πάχους της ανθρώπινης τρίχας και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πολύ πυκνή «φωτεινή» επικοινωνία.

Η τεχνολογία του φωτονικού επεξεργαστή αποκτά ακόμη περισσότερο ενδιαφέρον καθώς μπορεί να είναι πολύ σύντομα στη διάθεση μας. Οι ερευνητές λένε ότι μπορούν να συνδυάσουν οπτικά και ηλεκτρικά κυκλώματα στο ίδιο chip με τρόπους που είναι συμβατοί με τις ήδη υπάρχουσες μεθόδους κατασκευής επεξεργαστών.

Πηγή: http://www.nature.com/nature/journal/v528/n7583/full/nature16454.html