首款光子芯片在美大學展示傳輸速率高達00新時代

分離設備壓濾設備2020年06月03日

北京時間12月24日消息,最近美國三所大學的研究人員開發出一款,它可以用光來傳輸數據,速度比過去的芯片大幅提升,能耗也大大減少。研究者宣稱這是第一款成熟的、用光傳輸數據的處理器。芯片每平方毫米處理數據的速度達到 00Gbps,比現有的標準處理器快10倍甚至50倍。研究人員用7000萬個晶體管和850個光子元件(用來發送和接收光)組成2個處理器內核,整個芯片只有 X 6毫米大。

第一款光子處理器

在20世紀40年代時,電腦和房間一樣大,今天的電腦與那時的電腦已經有了很大的不同,但它們傳輸數據的方式是一樣的,都是在金屬線中傳如果想要創造一個可稱得上是故事的故事遞電子信號。英特爾和IBM等芯片企業都已經在研究硅光子(Silicon Photonics),但至今無法真正用在商業上。美國科羅拉多大學Berkeley校區、麻省理工學院、科羅拉多大學Boulder校區的研究人員開發出第一款光子芯片是重大的突破,他們預測最早到2017年就可以測試商用版本的光處理器。

在今天的電腦和智能中,電信號在金屬線中傳輸,它將處理器、內存、絡、存儲設備、USB接口等連接起來。在國家與國家之間則用光纖連接。光纖可以傳輸海量數據,但它的造價太貴。

美國大學的研究人員希望能改變這一切,他們將電子組件直接安裝在芯片中,并用來傳送和接受光信號。他們的研究成果刊發在周二的《自然》雜志上。芯片制造設備和硅元件都可以用這種方法生產,如此一來,光芯片就可以輕易普及到計算基礎設施之中。

研究人員已經在室驗室制作出原型產品,如果產品可以走向市場,消費者將大大受益。數據中心內安裝成千上萬的服務器,硅光子技術可以提升運算速度;在個人電腦和智能上,硅光子可以打破性能瓶頸,同時又不犧牲電池續航時間。今天的計算產業普遍面臨一個問題:無法讓芯片運算得更快,硅光子卻沒有這樣的困擾,它不需要芯片運算得更快。相反,研究人員會讓一直輸送數據且不會閑置,從而有效提升整體性能。

負責芯片開發的副教授Vladimir Stojanovic說,開發出第一款能在外部世界通信的光芯片是重大突破,至于商業化,最大的挑戰在于找到廉價的方法封裝芯片。他認為,出于成本考慮,光芯片技術最先會用在數據中心中,然后才能進入到小設備。Stojanovic還說: 我們預計封裝芯片最先會進入數據中心,然后它會變得足夠便宜,最終在和PC中普及。

研究人員的構想并非是純粹的創意,已經有兩家創業公司參與到光芯片的商業化運動之中。一家是Ayar Labs,它希望將光子互連技術商品化,還有一家是SiFive,它們希望在免費的RISC-V芯片設計方案上建立新業務。

在不久的將來,Stojanovic預計光子將可以連接電腦內的獨立芯片,將一顆芯片與另一顆芯片相連。除此之外,硅光子技術還可以改進激光雷達的性能,無人駕駛汽車的激光傳感器、腦顯像和環境傳感器的性能都會大大提升。

硅光子有望重新改寫歷史,徹底改變電腦組合的方式。電信號傳輸受到了線纜長度的制約,例如,當標準USB連接的傳輸速度提高10倍時,最大線纜長度從16英尺降到了10英氣。光連接卻不會出現這樣的問題,它的速度更快,信號不會衰減,美國大學展示的原型芯片是用10米的光連接的,它可以輕易擴展到千米。

有了硅光子芯片,數據中心的電腦不必浪費時間等待另一臺電腦的響應。Stojanovic說: 我們的光解決方案可以讓處理器更快接入絡。

收入有保障、干好有希望、退后有所養為主要內容的一定三有機制

電信號通過金屬線傳輸,光連接只需要小小的能量就行了,芯片自己就能供應能量,這樣可以節省電的成本,也不會存在電子元件過熱的問題。

原型芯片是用不常見的材料制作的,它將硅和鍺結合,制造過程很困難,成本也很高。但最近一段時間,研究人員取得了進步,他們改良了硅光子技術,在芯片中使用了更多的硅材料。

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