...
...

IBM использует световые импульсы для связи между чипами

Ученые IBM сделали важный шаг в направлении замены электрических сигналов, связывающих между собой электронные микросхемы через медные провода, миниатюрными кремниевыми каналами связи, передающими информацию в форме световых импульсов. Ученым удалось достичь значительного прогресса в изменении способа, посредством которого компьютерные чипы обмениваются друг с другом данными.

Устройство, получившее название нанофотонный лавинный фотодиод, является самым быстродействующим в своем роде; оно способно привести к настоящему технологическому прорыву в области энергетически эффективных вычислений, что может оказать значительное влияние на будущее электроники.

Устройство IBM использует эффект лавинного умножения, свойственный германию, полупроводниковому материалу, который в настоящее время широко применяется в производстве микропроцессорных кристаллов. Этот эффект действует подобно снежной лавине на крутом горном склоне – входной световой импульс в первый момент освобождает лишь малое число носителей электрического заряда, которые, в свою очередь, освобождают других; таким образом, исходный сигнал многократно усиливается. Обычные лавинные фотодиоды, однако, не могут детектировать быстрые оптические сигналы, поскольку лавина формируется относительно медленно.

Продемонстрированный IBM лавинный фотодиод способен получать информационные сигналы со скоростью 40 Гбит/с (40 млрд. бит в секунду) и одновременно десятикратно их усиливать. Более того, устройство работает при напряжении питания всего 1,5 В, что в 20 раз меньше, чем у подобных устройств, демонстрировавшихся ранее. Таким образом, множество этих миниатюрных коммуникационных устройств потенциально смогут питаться от маленькой батарейки типоразмера AA, тогда как для питания обычных лавинных фотодиодов требуется напряжение 20-30 В.





В устройстве IBM эффект лавинного умножения реализован на уровне всего нескольких десятков нанометров (одних-тысячных миллиметра), и протекает он очень быстро. Кроме того, благодаря столь миниатюрным размерам, шумы, порождаемые усилением оптического сигнала, подавляются на 50-70% по сравнению с обычными лавинными фотодиодами. Устройство IBM создано из кремния и германия – полупроводниковых материалов, широко применяемых в производстве микропроцессорных чипов. Более того, устройство IBM создано с помощью стандартных процессов, используемых в полупроводниковой промышленности при изготовлении микросхем. Таким образом, бок о бок с кремниевыми транзисторами можно производить тысячи элементов, подобных продемонстрированному устройству IBM, для построения внутрипроцессорных оптических каналов обмена данными с высокой пропускной способностью.

IBM

Дмитрий Саевич



© Компьютерная газета