Исследователи Массачусетского технологического института продемонстрировали первый лазер, который использует германий в качестве рабочего элемента. Лазер, работающий при комнатной температуре, может оказаться важным шагом в развитии компьютерных микросхем, которые для обмена данными используют свет вместо электричества, считают ученые.
«Это очень важный прорыв, я бы даже сказал, что он имеет максимальное значение в этой области», — говорит Эли Яблонович (Eli Yablonovitch), профессор кафедры электротехники и информатики университета Калифорнии, который не был вовлечен в исследование, — «Это открытие значительно уменьшит стоимость коммуникаций и сделает чипы более быстрыми».
Когда процессоры становятся более мощными, они сталкиваются с проблемой коммуникаций, которая заключается в том, что перемещение данных между различными частями чипа занимает слишком много времени. Кроме того, данные также посылаются в память. Традиционные медные связи потребляют слишком много энергии для транспортировки данных, и за счет постоянного увеличения скоростей появляется необходимость в чипах следующего поколения. Помимо этого, медь очень сильно нагревается, и это накладывает некоторые ограничения: инженеры должны искать способы рассеивания тепла.
Передача данных с помощью лазеров, которые могут сконцентрировать свет в узкий мощный луч, может стать более дешевой и эффективной альтернативой экономии энергии. Идея, известная как «оптические вычисления», стала одной из самых горячих областей компьютерного исследования.
«Лазер — это полностью новая технология», — говорит Лайонел Кимерлинг (Lionel Kimerling), профессор Массачусетского технологического института, руководитель исследовательской группы, которая работала над германиевым лазером.
Лазеры очень привлекательны, однако материалы, которые в настоящее время используются в них, такие как, например, арсенид галлия, очень трудно интегрировать в новую систему.
Яблонович считает, что это породило «внешние лазеры». Лазеры строят отдельно и сажают на чипы, вместо того, чтобы непосредственно строить их на том же самом кристалле. Это снижает эффективность и увеличивает стоимость. Германиевый лазер решает эту проблему, потому что он может быть построен рядом с чипом, используя подобные процессы на одной и той же фабрике.
«Возможно, потребуется несколько лет для того, чтобы понять, как объединить этот лазер в стандартный кремниевый процесс», — говорит Яблонович. — «Но мы точно знаем, что получить кремниевую микросхему с внутренними лазерами возможно».
В конечном счете, исследователи Массачусетского технологического института пришли к выводу, что германиевые лазеры можно использовать не только для коммуникаций, но и для логических элементов микросхем, что поспособствует созданию компьютеров, которые будут выполнять вычисления, используя свет вместо электричества.
«Маловероятно, что свет полностью заменит электричество. Я думаю, что мы будем использовать свет и электричество совместно. Свет позволяет внутренним коммуникациям работать значительно эффективнее, но сами логические элементы, вероятно, будут работать, как и прежде за счет электричества», — говорит Яблонович.
Читайте также: Новости России и мира.