Інженери вперше показали оптоелектронний процесор

Група інженерів з декількох американських університетів представила прототип оптоелектронного процесора. Стаття з описом технології з'явилася в журналі. Вся сучасна електроніка використовує для роботи електричні сигнали. У свою чергу, для передачі даних на великі відстані використовується оптичне волокно, в якому носіями інформації є світлові імпульси. Для трансформації одних імпульсів в інші використовують різного роду детектори і модулятори. Існує ідея так званого оптичного комп'ютера - обчислювальної системи, яка буде використовувати оптичні сигнали. В даний час не існує працюючого оптичного чіпа. Більш того, існують сумніви в тому, що перехід на оптику стане кроком вперед порівняно з електронними комп'ютерами. Зокрема, однією з фундаментальних проблем є більш високий базовий рівень шуму (пуассонів шум) в оптичних каналах порівняно з електричними каналами (шум Джонсона-Найквіста). Чип, створений у новій роботі, показує, що навіть частковий перехід на оптику дозволяє помітно поліпшити показники процесора за швидкістю обчислень і енергоспоживання. Представлений процесор має два ядра, що містять загалом 70 мільйонів транзисторів, а також 850 оптичних компонент. Все це інтегровано на єдиному кристалі розміром три на шість міліметрів. Оперує процесор спеціальним набором команд RISC-V.Основні оптичні вузли нового процесора - це модулятори, фотодетектори та міжєднання для хвилеводів. Ці елементи служать для трансформації оптичного сигналу в електричний і навпаки, а також служать для управління напрямком руху оптичних сигналів. Ключовою особливістю всіх елементів є те, що вони створені стандартними для кремнієвого друку методами літографії. Тобто, потенційно, виробництво такого роду оптоелектричних процесорів не вимагає створення нових виробничих потужностей. Втім, самі автори підкреслюють, що вартість їх прототипу вийшла досить високою. Тестування процесора показало, що щільність струму даних всередині процесора становить 300 гігабіт на квадратний міліметр архітектури. За цим показником процесор у 10-50 разів перевершує доступні комерційні двоядерні аналоги. Також дослідники продемонстрували роботу з 3D-графікою на основі нового процесора. Такого роду завдання вимагають постійного «» перекачування «» великої кількості даних від процесорів і сильно навантажують канали всередині процесора і всього комп'ютера. Вчені окремо зазначають, що заміна шини зв'язку процесора з пам'яттю зі стандартною на оптичну допоможе заощадити велику кількість енергії. За підрахунками авторів, до двох відсотків енерговитрат великих дата-центрів йде виключно на забезпечення передачі даних між процесорами і пам'яттю.