Светящийся кремний открыл путь в новую эру электроники
После 50 лет непрерывных изобретений и инноваций, направленных на ускорение производства компьютерных микросхем, Закон Мура, исследователи наконец нашли способ... заставить кремний светиться. Это означает, что вместо удвоения количества транзисторов в компьютерных чипах каждые два года у инженеров появился новый путь: мы можем использовать фотоны или микроскопические частицы, излучающие свет, для передачи данных.
Это огромная веха в отношении компьютерных чипов. Конечно, такие компании, как AMD и Intel, вкладывающие в процессоры больше ядер и потоков, добились сокращения разрывов между транзисторами всего до 7 нм. Но у плотной упаковки большего количества транзисторов есть и минусы, такие как перегрев и «пробки» электронов, из-за которых поток связи станет очень медленным, или вовсе прекратится. Это проблема, которая может частично объяснить, почему Intel работает над своей 10-нм технологией дольше, чем ожидалось.
Следуя закону Мура, мы должны отойти от модели электронного транзистора к фотонам через оптические (световые) соединения, что само по себе является проблемой, так как кремнию не очень нравится излучать свет. Кремний — это полупроводник, материал, который передает электричество только при определенных условиях. Его атомы расположены в определенной форме, которая позволяет свободно перемещаться электронам — но не фотонам. Вот почему компьютерные микросхемы основаны на электронно-транзисторных процессорах, и поэтому мы стараемся упаковать их максимально плотно, без ущерба для потока данных.
Однако, согласно Wired, команда европейских исследователей смогла заставить кремний светиться, вырастив нанопроволоку из кремниевого сплава, которая может излучать свет. Руководитель исследовательской группы Эрик Баккерс, физик из Эйндховенского технологического университета в Нидерландах, говорит, что его лаборатория использует данную технологию для создания «крошечного кремниевого лазера, который можно встроить в компьютерные микросхемы». Это приведет к тому, что микросхемы будут меньше нагреваться, потреблять меньше энергии и быстрее передавать данные. По сути, Баккерс и его команда провели последние десять лет, пытаясь найти способ изменить структурную форму кремния, чтобы его фотоны могли перемещаться более свободно — и, наконец, им это удалось. Транзисторы на основе фотонов помогут перемещать данные быстрее и по нескольким каналам одновременно. Для сравнения, электроны передают данные по одному каналу за раз.
Тем не менее, будущие компьютерные чипы могут быть не совсем оптическими. Внутри самого компонента имеет смысл по-прежнему использовать электроны для передачи данных, поскольку данные должны перемещаться только на небольшое расстояние. Но для более длинных расстояний, например между двумя компонентами компьютерного оборудования, фотоны будут более эффективными. И речь идет не только о домашних компьютерах, которые, безусловно, выиграют от новой технологии. Центры обработки данных, автомобили с автоматическим управлением – новая технология может существенно преобразить окружающий наш мир.