Создан оптоэлектронный микропроцессор

Исследователи из Массачусетского технологического института совместно с коллегами из Калифорнийского университета в Беркли и Колорадского университета разработали оптоэлектронный микропроцессор, который использует свет для передачи информации другим компонентам системы. При изготовлении чипа были использованы те же процессы, которые применяются при производстве обычных чипов.

По словам исследователей, основное преимущество оптических каналов – низкое энергопотребление. Специалисты прогнозируют, что именно оптическая коммуникация позволит поддерживать постоянный рост вычислительных ресурсов, которые необходимы для современных компьютеров.

Чип имеет 850 оптических компонентов и 70 млн. транзисторов, что значительно меньше, чем в обычном микропроцессоре, обладающем миллиардами транзисторов, но вполне хватает для демонстрации его функциональности. Размер микропроцессора составил 3х6 мм.

В компьютерных системах микропроцессоры постоянно обмениваются данными с другими компонентами и памятью. Увеличение пропускной способности электрических соединений между логикой и памятью требует большей мощности, что приводит к росту температуры чипов до неприемлемых значений.

Передача данных с помощью света более эффективна с точки зрения энергозатрат. Оптические соединения позволяют соединить процессоры, расположенные в метрах друг от друга без существенных потерь в производительности.

Микропроцессор был произведен компанией GlobalFoundries с использованием технологии «кремний на изоляторе», который подразумевает использование слоев диэлектрика между слоями кремния. Оптические компоненты нанесли сверху на тонкий слой диэлектрика кремниевой пластины.

Исследователи проверили функциональность устройства, запустив несколько различных компьютерных программ, для которых необходимо было отправить данные в память и получить информацию. Эксперимент показал, что чип обеспечивает скорость передачи данных 300 гигабит в секунду на квадратный миллиметр, что в 10-50 раз выше по сравнению с обычными микропроцессорами, присутствующими на рынке.

Фотонные системы ввода/вывода также показали высокую энергоэффективность – 1,3 пикоджоуля в расчете на один бит переданной информации, что эквивалентно 1,3 Вт для передачи терабита информации. В ходе эксперимента данные отправлялись на ресивер, расположенный на расстоянии 10 метров.