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Ein weiterer Schritt zu optischen Computern

Wir haben bereits gesprochen über Ingenieure aus Bristol , die ein Photon von einem Chip zum anderen zu teleportieren verwaltet. Heute setzen wir das Thema fort - lassen Sie uns über Technologien sprechen, die es uns ermöglichen, optische Datenübertragungskanäle auf Siliziumchips aufzubauen und die Wirkung des Moore'schen Gesetzes zu erweitern.

Was haben wir noch über Habré: eine neue Lizenz für Anwendungen in der Open Source Initiative .


Fotos - LN - Unsplash

Das Wesen der Entwicklung


Eine der vielversprechenden Lösungen zur Wärmeabfuhr ist der Austausch eines Teils der Stromkreise durch optische Verbindungen. Es gibt jedoch eine Schwierigkeit: Silizium hat eine schlechte Lichtleitung. Eine internationale Gruppe von Physikern unter der Leitung von Erik Bakkers von der Technischen Universität Eindhoven löste dieses Problem. Experten haben einen Nanodraht aus einer Siliziumlegierung entwickelt , der Lichtstrahlung leiten kann. Dazu modifizierten sie die Form des Kristallgitters des Materials so, dass es aus Sechsecken und nicht aus Würfeln bestand. Es ist das hexagonale Kristallgitter, das dem Licht hilft, sich im Material auszubreiten.

Der Rahmen des neuen Gitters wurde aus Galliumarsenid gebaut. Darauf wurden Nanodrähte aus einer Legierung aus Silizium und Germanium mit der notwendigen hexagonalen Struktur gezüchtet. Das Material kann verwendet werden, um optische Kommunikation direkt auf dem Chip aufzubauen. Die Ingenieure hoffen, dass die Technologie das Gesetz von Moore erweitern wird (im Zusammenhang mit der Steigerung der Produktivität).

Perspektiven


Laut den Entwicklern erwarten sie nicht, dass die neue Technologie klassische elektronische Komponenten von Computern verdrängt. Über optische Verbindungen können jedoch Informationen zwischen CPU und Speicher ausgetauscht werden - die Datenübertragungsrate ist tausendmal höher . Zu diesem Zweck entwickeln Ingenieure bereits einen in Mikroschaltungen eingebauten Nanolaser.

Zukünftig wird „leuchtendes Silizium“ zur Entwicklung von Anwendungen beitragen, die große Datenmengen verarbeiten - beispielsweise beim maschinellen Lernen. Rechenzentren wird auch profitieren, werden sie in der Lage sein , die Last auf Kühlsysteme zu verringern, was einen Anteil von etwa 30 bis 40% des Stroms durch das Rechenzentrum verbraucht.

Wer arbeitet noch in diesem Bereich


Wir haben auch Projekte im Zusammenhang mit der Modifikation des Siliziumgitters in Russland. Spezialisten der Staatlichen Universität Nischni Nowgorod. Lobachevsky präsentierte ein Verfahren zur Herstellung einer hexagonalen Modifikation eines Materials unter Verwendung von Ionenbeschuss.

Sie wurden mit Kryptonionenkristallen bestrahlt, die mit einem Siliziumoxidfilm beschichtet waren. Dann wurden sie bei einer Temperatur von 800 ° C verbrannt. Nach dieser Behandlung entstand an der Grenze einiger Kristalle eine dünne Schicht aus hexagonalem Silizium. Dieser Ansatz hat das Potenzial für eine industrielle Produktion.


Foto - Adi Goldstein - Unsplash

Viele Startups und Universitäten entwickeln optische Technologien für Computersysteme, die nicht mit dem "Glühen von Silizium" verbunden sind. Zum Beispiel in MIT entworfenprogrammierbarer nanophotonischer Prozessor. Es führt Matrixoperationen mit Wellenleitern durch, die durch Mach-Zehnder-Interferometer verbunden sind . Sie verändern die Eigenschaften der durchgelassenen Strahlen und entsprechen der Matrixmultiplikation. Die Technologie wird zum beschleunigten Training neuronaler Netze eingesetzt.

Ein System für ähnliche Aufgaben wird vom Startup Fathom Computing entwickelt. Das Unternehmen stellt einen optischen Computer her, der Grafikkarten hinsichtlich der Geschwindigkeit des Trainings neuronaler Netze umgehen kann. In der Form ähnelt es einem Server, sodass es in einem regulären Rechenzentrum platziert werden kann.

In Zukunft werden optische Systeme dazu beitragen, die Verarbeitungsgeschwindigkeit großer Datenmengen zu erhöhen und das Hochleistungsrechnen zu optimieren.

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