پس از 50 سال تلاش محققان ساخته شده سیلیکون نور منتشر می کنند

پیش گوردون مور یکی از بنیانگذاران اینتل پیش بینی کرد که تعداد ترانزیستورهای بسته بندی شده به تراشه های کامپیوتری به دو خواهد بود هر دو سال. این بدنام پیش بینی شناخته شده به عنوان قانون مور برگزار کرده است تا به خوبی. زمانی که اینتل اولین ریزپردازنده در اوایل دهه 1970 آن را به حال بیش از 2000 ترانزیستور; امروز این پردازنده در آیفون دارای چندین میلیارد دلار است. اما همه چیز به پایان رسیده است و قانون مور این قاعده مستثنی نیست.

مدرن ترانزیستور است که تابع به عنوان یک کامپیوتر سلول های مغز هستند و تنها چند اتم ، اگر آنها بیش از حد محکم بسته بندی شده است که می تواند باعث انواع مشکلات: الکترون ترافیک بیش از حد و عجیب و غریب اثرات کوانتومی. یک راه حل این است که به جای برخی مدارات الکترونیکی با اتصالات نوری است که با استفاده از فوتون ها به جای الکترون به حمل داده ها در اطراف یک تراشه. فقط یک مشکل وجود دارد: سیلیکون ماده اصلی در کامپیوتر تراشه های وحشتناک در ساطع نور است.

در حال حاضر یک تیم از محققان اروپایی می گوید که آنها در نهایت غلبه بر این مانع. روز چهارشنبه یک تیم تحقیقاتی به رهبری اریک Bakkers یک فیزیکدان در Eindhoven University of Technology در هلند به چاپ یک مقاله در طبیعت است که جزئیات آنها چگونه رشد سیلیکون آلیاژ ساخت نانوسيم های است که می تواند نور منتشر می کنند. این یک مشکل است که فیزیکدانان باید دست و پنجه نرم با دهه اما Bakkers می گوید آزمایشگاه او در حال حاضر با استفاده از این تکنیک به منظور توسعه یک ریز سیلیکون لیزر است که می تواند ساخته شده به تراشه های کامپیوتری. یکپارچه سازی فوتونی مدارهای معمولی تراشه های الکترونیکی را قادر می سازد سریع تر انتقال داده و مصرف انرژی پایین تر و بدون بالا بردن تراشه متوسط که می تواند آن را بسیار مفید برای داده های فشرده برنامه های کاربردی مانند یادگیری ماشین.

“این یک پیشرفت است که آنها قادر به نشان دادن انتشار نور از ساخت نانوسيم های ساخته شده از سیلیکون مخلوط چرا که این مواد سازگار با ساخت فرآیندهای مورد استفاده در کامپیوتر تراشه صنعت می گوید:” پاسکال دلم’Haye که منجر microphotonics گروه در موسسه ماکس پلانک برای علوم نور بود و نه درگیر در پژوهش. “در آینده ممکن است این فعال تولید میکروچیپ است که در ترکیب نوری و مدارات الکترونیکی.”

وقتی که می آید به گرفتن سیلیکون به تف کردن فوتون Bakkers می گوید: این همه در مورد ساختار. یک کامپیوتر معمولی تراشه ساخته شده است پس از یک لایه نازک سیلیکون به نام یک ویفر. سیلیکون متوسط ایده آل برای تراشه های کامپیوتری به دلیل آن است که یک نیمه هادی—مواد است که تنها هدایت الکتریکی تحت شرایط خاصی. این ویژگی چیزی است که اجازه می دهد تا ترانزیستور به عنوان سوئیچ دیجیتال حتی اگر آنها لازم نیست که هر گونه حرکت قطعات. به جای آنها و تنها هنگامی که ولتاژ اعمال شده به ترانزیستور.

a researcher touching machinery while wearing protective gear

Elham Fadaly یک دانشجوی دکترا در Eindhoven University of Technology و اولین نویسنده در جدید کاغذ عمل دستگاه بود که رشد سیلیکون آلیاژ ساخت نانوسيم های.

حسن نیت ارائه میدهد از TU/E

در wafer سیلیکونی اتم مرتب به عنوان یک مکعب کریستال شبکه است که اجازه می دهد تا الکترون ها به حرکت در شبکه تحت ولتاژ خاص شرایط. اما آن را اجازه نمی دهد که جنبش های مشابه برای فوتون و به همین دلیل است که نور نمی تواند حرکت را از طریق سیلیکون به راحتی. فیزیکدانان باید حدس زد که تغییر شکل سیلیکون شبکه به طوری که از آن تشکیل شده است از تکرار شش ضلعی به جای مکعب خواهد اجازه می دهد فوتونها به انتشار از طریق مواد. اما در واقع ایجاد این شبکه شش ضلعی ثابت فوق العاده به چالش کشیدن به دلیل سیلیکون می خواهد به crystalize در آن پایدار ترین مکعب شکل است. “مردم در تلاش بوده اند به شش ضلعی سیلیکون برای چهار دهه و موفق است می گوید:” Bakkers.

Bakkers و همکارانش در آیندهوون شده است کار بر روی ایجاد یک شش ضلعی سیلیکون شبکه برای حدود یک دهه است. بخشی از راه حل خود را درگیر با استفاده از ساخت نانوسيم های ساخته شده از gallium arsenide به عنوان داربست برای رشد ساخت نانوسيم های ساخته شده از سیلیکون ژرمانیوم آلیاژ است که باید مورد نظر ساختار شش ضلعی. اضافه کردن ژرمانیوم به سیلیکون مهم است که برای تنظیم طول موج نور و دیگر خواص نوری مواد. “آن را در زمان طولانی تر از من انتظار می رود می گوید:” Bakkers. “من انتظار می رود در اینجا پنج سال پیش, اما وجود دارد بسیاری از تنظیم خوب از کل فرایند است.”

برای تست اگر خود آلیاژ سیلیکون ساخت نانوسيم های تابش نور Bakkers و همکارانش لعنتی آنها را با یک لیزر مادون قرمز و اندازه گیری میزان نور مادون قرمز ساخته شده است که آن را در طرف دیگر. مقدار انرژی Bakkers و همکاران خود را تشخیص داده بیرون آمدن از ساخت نانوسيم های به نور مادون قرمز نزدیک بود به مقدار انرژی لیزر می انداختند به سیستم که نشان می دهد که سیلیکون ساخت نانوسيم های بسیار کارآمد در حمل و نقل فوتون.

گام بعدی می گوید Bakkers خواهد بود به استفاده از این روش آنها توسعه یافته برای ایجاد یک لیزر کوچک ساخته شده از آلیاژ سیلیکون. Bakkers می گوید آزمایشگاه او در حال حاضر شروع به کار بر روی این و ممکن است یک کار سیلیکون لیزر در پایان سال است. پس از آن چالش بعدی خواهد بود تا بدانند که چگونه به ادغام با لیزر معمولی الکترونیکی تراشه های کامپیوتری. “خواهد بود که بسیار جدی است, اما آن را نیز دشوار” Bakkers می گوید. “ما در حال طوفان مغزی برای پیدا کردن یک راه برای انجام این کار است.”

Bakkers می گوید که او نمی پیش بینی است که در آینده تراشه های کامپیوتری خواهد بود به طور کامل نوری. در عرض یک جزء مانند یک ریزپردازنده آن را هنوز هم حس می کند به استفاده از الکترون ها به حرکت در مسافت های کوتاه بین میرود. اما برای “بلند” فاصله هایی که بین یک کامپیوتر CPU و حافظه خود را و یا بین خوشه های کوچک از ترانزیستور با استفاده از فوتون ها به جای الکترون می تواند در افزایش سرعت محاسبات در حالی که کاهش مصرف انرژی و از بین بردن حرارت از سیستم. در حالی که الکترون باید انتقال داده سریال یک الکترون پس از دیگر سیگنال های نوری می تواند انتقال داده ها در کانال های بسیاری در یک بار به عنوان سریع به عنوان جسمی ممکن—سرعت نور است.

چون فيبر مدار می توانید به سرعت تصادفی مقادیر زیادی از داده ها در اطراف یک تراشه کامپیوتری, آنها به احتمال زیاد برای پیدا کردن استفاده گسترده در داده های فشرده برنامه های کاربردی. برای مثال آنها می تواند یک مزیت به کامپیوتر خود را به رانندگی اتومبیل که باید به روند مقدار بسیار زیاد از داده ها از پردازنده سنسور در زمان واقعی است. فوتونی تراشه همچنین ممکن است بیشتر دنیوی برنامه های کاربردی. از آنجایی که آنها نمی خواهد تولید به مقدار گرما به عنوان تراشه های الکترونیکی, مراکز داده, نمی خواهد نیاز به مقدار خنک کننده زیرساخت های است که می تواند کمک به کاهش عظیم انرژی رد پای.

محققان و شرکت ها در حال حاضر موفق به ادغام لیزر به ساده مدارهای الکترونیکی, اما فرآیندهای بودند بیش از حد پیچیده و گران قیمت برای پیاده سازی در مقیاس بنابراین دستگاه باید تنها بود تو رفتگی در دیوار و برنامه های کاربردی. در سال 2015 یک گروه از محققان از دانشگاه UC برکلی و دانشگاه کلرادو با موفقیت یکپارچه فوتونی و مدارات الکترونیکی در یک ریزپردازنده برای اولین بار. “این تظاهرات می تواند نشان دهنده آغاز عصر تراشه-ترازوی الکترونیکی–سیستم های فوتونی با پتانسیل برای تبدیل سیستم محاسبات معماران را قادر می سازد بیشتر کامپیوترهای قدرتمند از شبکه زیرساخت ها برای مراکز داده و ابر رایانه” محققان نوشت: در این مقاله است.

با نشان دادن کاربرد آن در مواد تشکیل دهنده اصلی در کامپیوتر معمولی تراشه Bakkers و همکاران خود را گرفته اند دیگر قدم به سمت عملی مبتنی بر نور محاسبات. الکترونیکی و تراشه های رایانه باید صادقانه در خدمت ما محاسبات نیاز برای نیم قرن اما در داده های ما گرسنه آن زمان به پا زدن ما پردازنده به سرعت نور است.


بزرگ تر سیمی داستان
  • موضوع: چگونه همه ما حل بحران آب و هوا
  • چرا زندگی در طول یک بیماری همه گیر احساس حقیقی
  • خوب Zoomer! چگونه برای تبدیل شدن به یک ویدئو کنفرانس قدرت کاربر
  • خدمات پستی را تعجب آور نقش مهمی در زنده ماندن روز قیامت
  • آمازون کارگران مواجه با خطرات بالا و چند گزینه
  • 👁 چرا نمی توانید AI درک علت و اثر ؟ به علاوه: دریافت آخرین اخبار AI
  • 🏃🏽♀️ می خواهید بهترین ابزار برای دریافت سالم است ؟ ما را بررسی کنید دنده تیم میدارد برای تناسب اندام بهترین انتقالها دنده در حال اجرا (از جمله کفش و جوراب) و بهترین هدفون

tinyurlis.gdv.gdv.htu.nuclck.ruulvis.netshrtco.detny.im

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>