У 1965 годзе Гордан Мур, сузаснавальнік Intel, прапанаваў закон Мура, прагназаваўшы, што шчыльнасць транзістараў на чыпах падвоіцца кожныя ад 18 да 24 месяцаў.Аднак пасля дзесяцігоддзяў развіцця электронныя чыпы на аснове крэмнію набліжаюцца да фізічных тэарэтычных межаў сваіх магчымасцей.
З'яўленне фатонных чыпаў разглядаецца як ключавы спосаб прарвацца праз абмежаванні закона Мура.
Нядаўна каманда на чале з дацэнтам Ван Чэн з гарадскога універсітэта Ганконга ў супрацоўніцтве з даследчыкамі з Кітайскага універсітэта Ганконга распрацавала мікрахвалевы фатонічны чып з выкарыстаннем літыя Niobate ў якасці платформы.Гэты чып перапрацоўвае сігналізацыю хутчэй і спажывае менш энергіі, выкарыстоўваючы оптыку для звыш хуткага аналагавага электроннага апрацоўкі і вылічэнняў сігналаў.
Даследаванне было апублікавана ў "Nature" 29 лютага.Паведамляецца, што ўбудаваныя мікрахвалевыя чыпы літыя ніёбата не толькі ў 1000 разоў хутчэй, чым традыцыйныя электронныя працэсары, але таксама маюць супер шырокую прапускную здольнасць апрацоўкі і надзвычай высокую вылічальную дакладнасць, з меншым спажываннем энергіі.
Канцэпцыя фатонных чыпаў ужо не знаёмыя, і новыя тэхналогіі ў галіне фатонных чыпаў часта з'яўляюцца.Напрыклад, у снежні 2022 года каманда на чале з прафесарам Зу Вэйвенам з кафедры электроннай інжынерыі ў Школе электроннай інфармацыі і электратэхнікі універсітэта Шанхая Цзяо Тонг прапанавала інавацыйную ідэю, якая перасякае фатонікі з вылічальнай навукай.Яны распрацавалі новы тып чыпа перапрацоўкі фатонічнай тэнзара, здольнага да хуткаснай тэнзаравай згоды.Вынікі былі апублікаваны ў "Nature" пад назвай "Апрацоўка тэнзара высокага парадку на аснове інтэграваных фатонных чыпаў".
Акрамя таго, кітайскія даследчыкі зрабілі значныя прарывы ў фатонных інтэграваных схемах, фатонных транзістарах і аптычных вылічэннях.Гэтыя дасягненні не толькі дэманструюць сілу Кітая ў тэхналогіі фатонічных чыпаў, але і ўносяць значны ўклад у развіццё глабальнай прамысловасці фатонных чыпаў.
За апошняе дзесяцігоддзе фатонічныя тэхналогіі сталі галоўным пунктам для наступнага пакалення інфармацыйных тэхналогій, штучнага інтэлекту, разумных транспартных сродкаў і аховы здароўя.Ён таксама лічыцца адной з ключавых тэхналогій для падтрымання вядучай пазіцыі на міжнародным рынку па звязаных з імі краінах.
Прасцей кажучы, фатонічны чып - гэта чып, які выкарыстоўвае аптычныя сігналы для збору дадзеных, перадачы, вылічэнняў, захоўвання і дысплея.Фатанічныя чыпы вельмі запатрабаваны ў бягучай эпоху, у асноўным з -за двух пераваг: прадукцыйнасці і вытворчасці.
Перавага 1: Высокая хуткасць вылічэнняў, нізкае спажыванне электраэнергіі і нізкая затрымка
У параўнанні з традыцыйнымі электроннымі чыпамі, фатонныя чыпы маюць мноства пераваг, у асноўным з пункту гледжання высокай хуткасці і нізкага спажывання электраэнергіі.Аптычныя сігналы перадаюцца з хуткасцю святла, значна павялічваючы хуткасць;У ідэале фатонныя чыпы вылічаюць прыблізна ў 1000 разоў хутчэй, чым электронныя чыпсы.Фатонныя вылічэнні спажываюць менш энергіі, прычым спажыванне электраэнергіі аптычных вылічэнняў, як мяркуецца, складзе 10^-18 джоул за біт (10^-18 Дж/біт).Пры аднолькавым спажыванні электраэнергіі фатонныя прылады ў сотні разоў хутчэй, чым электронныя прылады.
Акрамя таго, святло валодае натуральнай здольнасцю для паралельнай апрацоўкі і спелай тэхналогіі мультыплексацыі даўжыні хвалі, значна павышаючы ёмістасць апрацоўкі дадзеных, захоўванне і прапускную здольнасць фатонных чыпаў.Частата, даўжыня хвалі, стан палярызацыі і фаза светлавых хваль могуць прадстаўляць розныя дадзеныя, а лёгкія шляхі не перашкаджаюць адзін аднаму пры перасячэнні.Гэтыя характарыстыкі робяць фатоны спрытнымі пры паралельных вылічэннях, добра адпавядае штучным нейронным сеткам, дзе большасць вылічальных працэсаў прадугледжвае "матрычнае множанне".
У цэлым фатонныя чыпы маюць высокую хуткасць вылічэнняў, нізкую энергію і нізкую затрымку, і менш адчувальныя да змен тэмпературы, электрамагнітных палёў і шуму.
Перавага 2: Нізкія патрабаванні да вытворчасці
У адрозненне ад убудаваных схем, фатонныя чыпы маюць адносна меншыя патрабаванні да вытворчасці.Найвышэйшыя тэхнічныя бар'еры заключаюцца ў эпітаксіяльным дызайне і вытворчасці.Тэхналагічны шлях святла мае такія перавагі, як высокая хуткасць, нізкае спажыванне энергіі і анты-кроссталк, што дазваляе яму замяніць мноства функцый электронікі.
Sui Jun, прэзідэнт кітайскай тэхналогіі мікраэлектронікі Xintong (Пекін), Ltd., калі толькі заявіў, "фатонічныя чыпы не павінны выкарыстоўваць надзвычай высокакласныя літаграфічныя машыны, такія як экстрэмальныя ультрафіялетавыя машыны (EUV), неабходныя для электронных чыпаў.Вырабіце іх з выкарыстаннем адносна спелых унутраных матэрыялаў і абсталявання ".
Што тычыцца таго, ці замяніць фатонныя чыпы электронных чыпаў, важна зразумець бягучыя вузкія месцы, якія стаяць перад электроннымі чыпамі.
Першай праблемай для электронных чыпаў з'яўляецца абмежаванне закона Мура.За апошнія амаль 50 гадоў шчыльнасць транзістараў можа падвоіцца кожныя 18-20 месяцаў, але з фізічнай пункту гледжання памер атама набліжаецца да 0,3 нанаметраў.Калі працэс паўправаднікоў дасягае 3 нанаметраў, ён вельмі блізкі да фізічнай мяжы, што робіць практычна немагчымым працягваць падвоіцца кожныя 18-20 месяцаў.