美國科學家稱近日研發(fā)出世界上首個用光處理信息的光電子芯片。它依舊使用電子來計算，但是可以直接使用光來處理信息。這一成果或將打開超高速、低能耗數(shù)據(jù)處理的大門。研究結果12月24日發(fā)表在《自然》期刊上。
圖中白色光束為后期繪制而成，目的是說明這種芯片可以直接使用光與外部世界交流。
據(jù)加州大學伯克利分校官網(wǎng)報道，這一芯片由該校及麻省理工學院、科羅拉多大學的科研人員合作研發(fā)。芯片寬3毫米，長6毫米，每平方毫米的數(shù)據(jù)處理速度可以達到300吉比特每秒（Gbps），比普通電子微處理器快10到50倍。這種芯片處理數(shù)據(jù)的能耗也非常低，處理每比特數(shù)據(jù)只需消耗1.3皮焦耳能量。盡管光纖通訊技術的發(fā)展已經(jīng)大大加強了計算機之間的數(shù)據(jù)傳輸，將光子器件應用于計算機芯片本身卻十分困難。其原因在于，此前一直沒有人知道如何在不改變計算機芯片制造程序的前提下，將光子器件融入到這一復雜而昂貴的制造程序之中。而這樣做非常關鍵，因為它不會進一步提高制造計算機芯片的成本或風險。
為了實現(xiàn)這一目標，研究人員嘗試了多種在芯片上利用光子器件的創(chuàng)新性方法。他們使用光電探測器和垂直光柵耦合器等光子器件來控制和引導芯片上的光波，為了讓光波在芯片上傳輸時的損耗降到最低，他們使用硅晶體管作為光波的波導管。此外他們還在波導管旁邊設計了一種硅環(huán)來快速并低能耗地控制光波。最終，研究人員將兩個擁有7000萬個晶體管和850個光子器件的處理器內核固定在這種微型芯片上。
報道認為，這一研究成果標志著光纖通訊技術的重要進步，而且將加速高帶寬時代的來臨?！斑@是一個里程碑，它是首個可以使用光與外部世界進行交流的處理器。” 研究負責人、該校電氣工程和計算機科學副教授弗拉基米爾·斯托亞諾維奇說。
