Команде исследователей из университета Colorado Boulder в сотрудничестве с Калифорнийским Университетом в Беркли и Массачусетским Технологическим Институтом (MIT) удалось достичь существенного прорыва в области оптоэлектроники. Ими совместно был создан рабочий образец чипа, сочетающего в себе типичные на сегодня электронные и оптические технологии на одном кристалле. Сердцем процессора стала пара ядер RISC-V. Рядом расположился 1 Мбайт памяти SRAM. Но, в отличие от обычных конструкций, процессорные ядра обращаются к этой памяти не по электрическому, а по оптическому интерфейсу. О таких соединениях много говорилось ранее, но лишь сейчас их удалось осуществить «в кремнии».
Размер кристалла составляет всего 6 × 3 миллиметра
Возможна также связь с компонентами вне чипа без дополнительных оптических устройств. На самом нижнем снимке как раз изображена «оптическая точка доступа» пулевидной формы. Несмотря на свою необычность, опытный процессор создан с использованием 45-нанометровой технологии CMOS SOI. Учёные заявляют, что достигнута плотность передачи данных 300 Гбит/с на квадратный миллиметр, притом, что размеры самого кристалла составляют 3 × 6 миллиметров. Этот показатель уже от 10 до 50 раз превышает возможности современных, полностью электронных чипов. Любопытно, что для увеличения плотности и скорости передачи данных можно использовать разные «цвета», то есть длины волн в одном канале-волокне. Такая возможность была предсказана учёными и писателями-фантастами очень давно.
Ближе…
Пока опытный экземпляр нельзя назвать быстрым. Сам процессор, по заявлению исследователей, работает на 1/80 скорости совокупной передачи данных, достигаемых оптической частью, то есть примерно на частоте 31 МГц. Каждый из оптических каналов имеет пропускную способность 2,5 Гбит/с — это вполне современный показатель. Сам факт создания рабочего электронно-оптического процессора говорит о том, что современные технологии уже достигли уровня развития, когда создание таких гибридов становится физически возможным. Пока в прототипе интегрировано всего 850 оптических компонентов ввода-вывода, но команда исследователей, разумеется, не собирается останавливаться на достигнутом.
Часть оптической системы передачи данных рядом с традиционными транзисторами и диодами
Как заявил кандидат в доктора наук Марк Уэйд (Mark Wade), один из ведущих разработчиков проекта, «мы поняли, как использовать одни и те же материалы и техпроцессы, чтобы совмещать в одном чипе электронные и оптические устройства». Он отметил, что это сулит в будущем создание электронно-оптических систем, способных решить проблему «бутылочного горлышка» в передаче данных в вычислительных системах. Проведённые исследования привели к созданих двух компаний-стартапов, одна из которых, Ayar Labs, будет специализироваться на разработке экономичной передачи больших объёмов данных. Описанный в данной заметке научный проект был проведён при поддержке DARPA.
Взято с 3dnews.ru