Ett internationellt team av forskare under ledning av forskare vid Pekings universitet i Kina har designat ett revolutionerande ”heloptiskt” chip som använder ljus för att synkronisera hastigheten på processorer och som potentiellt kan nå 100 GHz klockfrekvenser, enligt medierapporter. Som jämförelse har konventionella chip som använder elektricitet klockfrekvenser på 2-3 GHz och har nått en topp på 6 GHz.
Den centrala processorenheten (CPU) är kärnan i de otaliga datorenheter som vi ser omkring oss varje dag. Från smarttelefonen kanske du läser detta vidare till artificiell intelligens (AI) – drivna chatbots; Allt behöver en processor som kör olika funktioner parallellt för att få enheten att fungera.
Processorn använder en intern klocksignal för att synkronisera sina interna funktioner, vilket också avgör hur snabbt processorn fungerar. Detta mäts vanligtvis i gigahertz (GHz), där varje giga representerar en miljard klockcykler per sekund. Ju högre GHz processorn har, desto större är dess beräkningskapacitet och forskare har nu lyckats klocka 100 GHz på denna alloptiska processor.
Hur fungerar det?
Enligt Chang Lin, biträdande professor vid institutet för informations- och kommunikationsteknik vid Pekings universitet, använder konventionella chips elektroniska oscillatorer för att generera klocksignaler.
Begränsningar med detta tillvägagångssätt inkluderar för mycket strömförbrukning, generering av överskottsvärme och oförmåga att öka klockfrekvenserna avsevärt. Så forskare vände sig till ljuset som ett medium för att överföra och bearbeta information.
Eftersom ljus färdas mycket snabbare än elektricitet kan fotoner som genererar dessa klocksignaler bearbeta information snabbare. Genom att bygga en ring som ser ut som en racerbana på chipet körde forskarna lätt och använde tiden för varje varv som standard.
Eftersom fotoner färdas med ljusets hastighet tar varje varv bara några miljarddelar av en sekund, och klockan kan gå i ultrahög hastighet.
Var kan den här tekniken användas?
Eftersom konventionella chip arbetar med en enda klockfrekvens, kräver applikationer som inte kan synkroniseras med dessa hastigheter olika chipkonfigurationer, vilket ökar kostnaderna för tillverkning och databehandling.
Forskarna utvecklade en ”on-chip microcomb” som kan syntetisera både enkelfrekvens- och bredbandssignaler, där den senare ger referensklockor för olika elektroniska komponenter i systemet.
På en 8-tums (20 cm) wafer hävdar forskarna att de kan göra tusentals sådana chips, som kan användas för att distribuera konsumentvänliga lösningar direkt.
Chipet kan till exempel användas för att driva mobiltelefonkommunikation i både 5G- och 6G-nätverksband. Ännu viktigare är dock att en uppgradering av nätverkshastigheterna inte kommer att kräva en uppdatering av mobiltelefonens hårdvara om det helt optiska chippet används för att driva den. På samma sätt skulle användningen av dessa chip i basstationer minska utrustningskostnaderna och energianvändningen.
De högre klockfrekvenserna som uppnås med detta chip skulle också innebära snabbare beräkningar som kommer att driva utvecklingen av artificiell intelligens på ett mer energikonservativt sätt.
Lämna kommentar