Hidegebb chipeket hozhat az új optikai lapka

Fotonokra cserélné a számítógépek chipjeiben dolgozó elektronokat szakértők egy csapata. A kutatócsoport Harish Bhaskaran az Oxfordi Egyetem nanotechnológiai mérnöke, illetve Wolfram Pernice, a németországi Karlsruhe Institute of Technology kutatója vezetésével újfajta, fényre alapuló, permanens tárolótechnológiát dolgozott ki.

A hasonló fotonikus vagy optikai chipek már jó ideje foglalkoztatják a terület szakértőit, miután számos előnyt kínálnak a hagyományos, elektronokkal machináló lapkákhoz képest: azokban az adatokat szállító fotonok közel fénysebességgel haladnak, jóval gyorsabban mint a fémvezetékekben közlekedő elektronok, ráadásul jelentősen kevesebb fölösleges hőt generálnak működés közben, ami a jelenleg is használt hagyományos lapkáknál komoly problémát jelent. A technológiának persze hátránya is van, a fotonokkal operáló áramkörök ugyanis csak addig képesek információt tárolni, amíg ellátják őket energiával - energiaforrás híján az adatok odavesznek. A kutatóknak most ezt a problémát sikerült áthidalni.

Vissza a lemezekhez

A szakértők a probléma megoldásához az optikai adathordozókhoz nyúltak vissza, egész pontosan az újraírható CD-k, illetve DVD-k egyik alapanyagához, a GST-hez. A GeSbTe-ként is emlegetett germánium-antimon-tellúr elegy különlegessége, hogy egy erős lézerimpulzus hatására szabályos kristályrendszere amorf szerkezetre vált, amely máshogy veri vissza a fényt mint az eredeti konstelláció, egy valamivel kisebb erősségű impulzussal pedig visszahozható a szabályos szerkezet. Az optikai lemezeket a meghajtók a GST rétegbe "olvasztott" apró pontok fényvisszaverő képességei alapján olvassák le.

Égbe révedő informatikusok: az Időkép-sztori Mi fán terem az előrejelzés, hogy milyen infrastruktúra dolgozik az Időkép alatt, mi várható a deep learning modellek térnyerésével?

Égbe révedő informatikusok: az Időkép-sztori Mi fán terem az előrejelzés, hogy milyen infrastruktúra dolgozik az Időkép alatt, mi várható a deep learning modellek térnyerésével?

A Bhaskaran és Pernice vezette kutatók is hasonló módszerben gondolkodnak, azzal a különbséggel, hogy a GST alá nem fényvisszaverő, hanem áttetsző réteget tesznek, ezzel az anyagnak nem reflektív, hanem épp a fényelnyelő képességeit kihasználva - a kristályos szakaszok ugyanis több fényt abszorbeálnak mint a szabálytalan szerkezetű részek. A szakértők ennek megfelelően egy chipen apró GST felületet helyeztek el, ez alá pedig egy szilícium-nitrid hullámvezető került, amely kvázi csatornát biztosít a fényimpulzusoknak, amelyekkel írható a GST réteg.

Az olvasáshoz a kutatók gyengébb impulzusokat használtak, amelyek nem változtatták meg az anyag szerkezetét, a réteg fényelnyelő képességének mérésére viszont alkalmasak voltak. Ha az adott pont több fényt nyelt el kristályos, ha kevesebbet, amorf szerkezetű volt. Az eljárásnak komoly előnye, hogy nem csak a digitális tárolókon megszokott 1 vagy 0 értékek tárolására képes, a GST kristályszerkezete az eltérő intenzitású fényimpulzusok hatására többféle mértékben torzulhat, így potenciális fényelnyelő képessége is viszonylag széles skálán mozog: a kutatóknak összesen nyolcféle jól megkülönböztethető fényelnyelési szintet sikerült létrehozniuk, ami jelentősen megnöveli egy-egy pont adattároló kapacitását. A hullámvezetőn ráadásul egyszerre többféle hullámhosszú fény is átereszthető, ezzel több adatpont párhuzamos írása is lehetővé válik.

Bhaskaran szerint a hasonló fotonikus chipekkel a jövőben a jelenlegi processzoroknál 50-100-szor gyorsabb eszközök is előállíthatók lehetnek - ettől persze még igen messze vagyunk. A kutatók eredményei bár mindenképp ígéretesek, egyelőre még nem hagyták el a "proof-of-concept" szakaszt, gyakorlati alkalmazásukra még minden valószínűség szerint hosszú éveket kell várni.