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新型光电芯片节能又高速

2018/4/12 9:43:22来源:科技工作者 【字体:

导 读:一个新创立的公司近期研发的光电芯片在提高计算速度的同时,将数据中心的能耗降低了50%。随着新型光电芯片的诞生以及与顶级硅晶片制造商建立新的合作关系,麻省理工学院孵化的Ayar实验室意欲提高计算速度并减少能源消耗。
关 键 词:新型 光电芯片

新型光电芯片节能又高速

  上图:Ayar实验室的光电芯片可以通过光来移动数据,但可以通过电子方式进行计算。
 
  一个新创立的公司近期研发的光电芯片在提高计算速度的同时,将数据中心的能耗降低了50%。随着新型光电芯片的诞生以及与顶级硅晶片制造商建立新的合作关系,麻省理工学院孵化的Ayar实验室意欲提高计算速度并减少能源消耗。
 
  在麻省理工学院和其他地方多年研究的支持下,Ayar开发了一种通过光来移动数据的芯片,但在运算方面则依靠电子的方式。这种独特的设计把快速、高效的光通信技术——利用光波传输数据的组件——整合进了传统的计算机芯片中,从而取代了效率较低的铜线。
 
  这种芯片在芯片之间传输数据方面可以减少大约95%的能源消耗,并使其相对于铜芯片的通信设备的带宽增加了10倍。
 
  实验室创始人之一的Wright-Gladstein说:“这是一个令人兴奋的应用,也是第一个真正需要这项技术的地方。”
 
  去年12月,该公司与全球顶尖的硅晶片制造商GlobalFoundries签署了一项协议,预计在下一年把其第一款名为“Brilliant”的光学输入输出系统推向市场。
 
  计算机芯片在具有不同功能的芯片(如逻辑芯片和存储芯片)之间发送数据。但是,基于铜芯片的通信,芯片不能发送和接收足够的数据来充分应用它们日益增长的处理能力。这就产生了一种“瓶颈”,使得芯片在发送和接收数据时面临着很长的等待时间。一个解决方案是利用光。光导线可以利用光的不同波长来传输多个数据,而每根铜线则只能传输一个信号。因此,光学芯片可以利用更少的空间传输更多的信息。此外,光子学产生的余热很少。通过铜线的数据会产生大量的废热,这对单个芯片的效率造成了伤害
 
  于是研究人员专注于一种新的微型光学元件,包括光检测器、光调制器、波导和光学过滤器,它们可以在不同波长上对数据进行编码,然后传输和解码。这些芯片是在GlobalFoundries制造工厂生产的,包含850个光学组件和7000万个晶体管。
 
  解决芯片输入输出的问题仅仅是个开始。Wright-Gladstein说,让Ayar感到兴奋的是,这项新技术对光学领域所具有的意义。例如,光学传感器可被用于自动驾驶或半自动车辆和昂贵的医疗设备上。降低制造成本,同时增加光电芯片的计算能力,可以使这些技术更便宜,更容易获得。
 
  “我们一开始只是想解决传统硅芯片的瓶颈问题,但最终我们对这项技术的很多地方感到惊喜。这将改变光学的可用性,以及世界如何利用光学,这超出了我们现在所能预测的范围。”


 
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