Новости Hardware

Учёные сделали шаг в сторону ПЛИС на оптических вентилях

Фотоника стала новым фронтиром среди разработчиков интегральных схем. Переход с металлических соединений на оптические снизит потребление чипов и увеличит скорость их работы. Одним из барьеров на этом пути остаётся высочайший разброс параметров активных компонентов «фотонных» микросхем и следующий из этого высокий уровень брака при производстве. Обойти это препятствие поможет исследование нидерландских учёных.

Eindhoven University of Technology/Advanced Optical Materials

Eindhoven University of Technology/Advanced Optical Materials

Группа исследователей из Технологического университета Эйндховена предложила использовать для массового производства фотонных интегральных схем платформу перепрограммируемых матриц ПЛИС (FPGA). Если часть оптических вентилей в составе фотонной ПЛИС будут бракованными, то это не помешает программным способом исключить негодные вентили из схемы. Тем самым уровень выхода годных фотонных интегральных схем можно будет увеличить с 10–20 % до 50–80 %. Но основная хитрость заключается в другом ― в специальном перепрограммируемом материале, за счёт которого можно будет создать матрицу программируемых оптических переключателей.

Прежде чем рассказать об исследовании нидерландских учёных, отметим, что в основе оптических переключателей лежит эффект управляемого и обратимого изменения показателя преломления вещества. Эта величина показывает, насколько скорость распространения света уменьшается по сравнению с распространением скорости света в вакууме. Управляя показателем преломления можно изменить состояние вентиля и перестроить электронную схему.

Это не первое изучение возможностей переключаемых оптических материалов. Но до сих пор подобные переключатели либо требовали значительных объёмов энергии на нагрев или охлаждение материалов в процессе переключения, либо характеризовались высоким уровнем поглощения полезного сигнала. Учёные из Нидерландов смогли обойти оба этих ограничения.

Удивительно, но исследователи воспользовались хорошо известным и крайне негативным в работе обычных кремниевых солнечных элементов эффектом Стаблера-Вронского. Это эффект деградации солнечных элементов под воздействием света и тепла. Но если такой деградировавший элемент оставить в темноте и охладить, кремний в его основе частично возвращает свои полезные свойства.

Созданный учёными оптический коммутатор имеет вид микропетли из гидрированного аморфного кремния. Петля (петли) в течение 100 часов освещали лазером в ближнем инфракрасном диапазоне, а затем медленно охлаждали или отжигали в темноте в течение 4 часов. Выяснилось, что показатель преломления материала петли менялся на 0,3 %. Свет увеличивал этот показатель, а отжиг возвращал в обратное значение. Фактически удалось переключить вентили в заданное положение, а потом полностью сбросить состояние переключателей до исходного.

Величина обратимого изменения показателя преломления на уровне 0,3 % ― это далеко не то, что необходимо для запуска в коммерческое производство. Тем не менее, над снижением эффекта Стаблера-Вронского учёные во всём мире бьются порядка 40 лет. Багаж знаний по этому вопросу позволяет надеяться, что найдутся возможности усилить этот эффект в пользу коммутируемой оптической электроники. В солнечных элементах это было зло, зато для оптических процессоров окажется во благо.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
Прежде чем оставить комментарий, пожалуйста, ознакомьтесь с правилами комментирования. Оставляя комментарий, вы подтверждаете ваше согласие с данными правилами и осознаете возможную ответственность за их нарушение.
Все комментарии премодерируются.
Комментарии загружаются...
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Ролевой экшен NEO: The World Ends With You поступил в продажу для консолей и получил первые оценки 8 мин.
Instagram защитит детей до 16 лет, сделав их аккаунты закрытыми по умолчанию 38 мин.
Последнее обновление iOS, вероятно, закрыло уязвимость, которую использовало шпионское ПО Pegasus 58 мин.
Владельцы оригинальной Dark Souls в Steam скоро лишатся 50-процентной скидки на ремастер 2 ч.
Видео: сражения, необычные костюмы персонажей и строительство деревни в релизном трейлере Tribes of Midgard 3 ч.
200 тыс. игроков одновременно отметились в закрытой «бете» New World на этих выходных 3 ч.
Facebook собрала команду для реализации идеи Цукерберга о сетевой «метавселенной» 4 ч.
Ох уж эти тизеры: Норман Ридус выложил видео с кроликом из Silent Hill 4 ч.
Видео: драка в лесной чаще в отрывке из анимационного фильма Mortal Kombat Legends: Battle of the Realms 4 ч.
В России планируют создать аналог системы бронирования Booking.com 4 ч.
Флагманский процессор Qualcomm следующего поколения получит ядро Cortex-X2 с частотой выше 3 ГГц 8 мин.
Tesla отложила выпуск электрических тягача Semi и пикапа Cybertruck до следующего года 51 мин.
Легендарный компьютер MITS Altair 8800 возродился в IoT-облаке Azure Sphere 2 ч.
Беспроводные наушники Nothing Ear (1) с необычным дизайном за $99 поступят в продажу 17 августа 3 ч.
Microchip представила чипы для индустриального Ethernet 10BASE-T1S 3 ч.
Инвесторы продолжили избавляться от акций китайских IT-компаний из-за ужесточения регулирования 3 ч.
Konica Minolta запустила IaaS-услуги Cloud Data Centre Services на базе собственных ЦОД в Германии и Швеции 3 ч.
Samsung подтвердила, что не представит новые Galaxy Note в ближайшее время 4 ч.
Вышел игровой монитор ViewSonic XG2431 с частотой обновления 240 Гц и ценой $370 4 ч.
Alphacool представила систему жидкостного охлаждения Eiswolf 2 AIO для GeForce RTX 3080 и RTX 3090, которую можно модифицировать 5 ч.