Технологии
Промышленность
19.07.2018, 18:00

Суперчип для суперкомпьютеров

Почти во всех электронных устройствах, которым мы пользуемся ежедневно, есть чипы. От них зависит производительность компьютеров, ноутбуков и промышленных станков, чувствительность отклика на команды любых устройств с панелью управления, работа наших смартфонов и даже банковских карт. Скорость развития электронных устройств, растущие объемы информации и все более высокие требования систем вынуждают производителей чипов искать способы повышения производительности этих важнейших элементов архитектуры любого электронного устройства.
Суперчип для суперкомпьютеров

При непосредственном участии Федеральной службы по интеллектуальной собственности («Роспатента») мы решили ввести на сайте рубрику «Патент недели». Еженедельно в России патентуются десятки интересных изобретений и усовершенствований — почему бы не рассказывать о них в числе первых.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Авторы: Игорь Нечепуренко, Александр Дорофеенко, Алексей Виноградов, Сергей Никитов

В современной физике есть такая частица или, точнее, квазичастица «плазмон», открытая в 1952 году. Она представляет собой квант коллективных колебаний свободного электронного газа вокруг тяжёлых ионов. Сегодня плазмоны всерьез изучают как средство передачи информации в компьютерных чипах. Дело в том, что провода для плазмонов могут быть в разы тоньше, чем обычные, и могут поддерживать намного более высокие частоты — в режиме 100 терагерц, в то время как обычные уже при 10 гигагерцах — величине в 10 000 раз меньше — несут потери.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Основным препятствием для практического применения плазмонов в процессорах являются потери в металлических пленках — слоях чипа. Решить эту проблему помогает использование активных сред. При достаточно интенсивной накачке усиление плазмонов может перейти в безызлучательную генерацию когерентных или, проще говоря, связанных плазмонов с получением нового функционального элемента квантовой плазмоники — плазмонного нанолазера, который называют спазером. Первый действующий спазер был создан меньше 10 лет назад — в 2009 году. Именно спазер генерирует плазмоны, которые будут передавать информацию.

Изобретение российских ученых описывает генератор плазмонных импульсов терагерцовой частоты. В нём активная среда спазера помещена в резонансную структуру, образованную в тонкой пленке металла. Резонансная структура выполнена в виде канала со скругленным дном, в котором размещена активная среда в виде квантовых точек, а средство накачки — в виде источника ультрафиолетового излучения. Одна часть квантовых точек при этом открыта к излучению, а другая — экранирована. Технический результат изобретения обеспечивает возможность создания генераторов оптических плазмонных импульсов с терагерцовой частотой, которые могут быть интегрированы в плазмонные схемы. Фактически, изобретение позволяет создавать схемы для процессоров, производительность которых на порядки — в десятки тысяч раз — превосходит производительность современных кремниевых устройств.