1965 m. „Intel“ įkūrėjas Gordonas Moore'as pasiūlė Moore'o įstatymą, prognozuodamas, kad tranzistorių tankis lustuose kas dvigubai padidės kas 18–24 mėnesius.Tačiau po dešimtmečių vystymosi silicio pagrindu pagamintos elektroninės lustai artėja prie fizinių teorinių jų galimybių ribų.
Fotoninių lustų atsiradimas laikomas pagrindiniu būdu nutraukti Moore'o įstatymo apribojimus.
Neseniai komanda, kuriai vadovauja Honkongo miesto universiteto docentas Wangas Chengas, bendradarbiaudama su Honkongo Kinijos universiteto tyrėjais, sukūrė mikrobangų fotoninę lustą, naudodamas ličio niobate kaip platformą.Šis lustas apdoroja signalus greičiau ir sunaudoja mažiau energijos, naudodama optiką ypač greitam analoginiam elektroninio signalo apdorojimui ir skaičiavimui.
Tyrimas buvo paskelbtas „Nature“ vasario 29 d.Pranešama, kad integruoti ličio niobato mikrobangų fotoniniai drožlės yra ne tik 1000 kartų greičiau nei tradiciniai elektroniniai procesoriai, bet ir turi ypač plačią apdorojimo pralaidumą ir ypač didelį skaičiavimo tikslumą, su mažesnėmis energijos sąnaudomis.
Fotoninių traškučių koncepcija nebėra nepažįstama, o naujos technologijos fotoninių traškučių srityje dažnai atsiranda.Pavyzdžiui, 2022 m. Gruodžio mėn. Komanda, kuriai vadovauja profesorius Zou Weiwenas iš Šanchajaus Jiao Tong universiteto elektroninės informacijos ir elektros inžinerijos mokyklos elektroninės inžinerijos katedros, pasiūlė novatorišką idėją, kertančią fotoniją su skaičiavimo mokslu.Jie sukūrė naujo tipo fotoninių tenzorių apdorojimo lustą, galintį atlikti greitaeigių tenzorių konvoliucijos operacijas.Rezultatai buvo paskelbti „Nature“ pavadinime “aukštos eilės tensorų srauto apdorojimas, pagrįstas integruotais fotoniniais lustais“.
Be to, Kinijos tyrėjai padarė didelę proveržį fotoninių integruotų grandinių, fotoninių tranzistorių ir optinio skaičiavimo.Šie laimėjimai ne tik parodo Kinijos stiprybę fotoninių lustų technologijose, bet ir reikšmingai prisideda prie pasaulinės fotoninių lustų pramonės plėtros.
Per pastarąjį dešimtmetį fotoninės technologijos tapo naujos kartos informacinių technologijų, dirbtinio intelekto, intelektualiųjų transporto priemonių ir sveikatos priežiūra.Tai taip pat laikoma viena iš pagrindinių technologijų, skirtų išlaikyti pagrindinę poziciją tarptautinėje rinkoje susijusiose šalyse.
Paprasčiau tariant, fotoninis lustas yra lustas, kuris naudoja optinius signalus duomenų gavimo, perdavimo, skaičiavimo, saugojimo ir ekrano signalams.Fotoniniai traškučiai yra labai ieškomi dabartinėje eroje daugiausia dėl dviejų pranašumų: našumo ir gamybos.
1 pranašumas: didelis skaičiavimo greitis, mažas energijos suvartojimas ir mažas delsos laikas
Palyginti su tradiciniais elektroniniais lustais, fotoniniai lustai turi daug pranašumų, daugiausia dėl didelio greičio ir mažos energijos suvartojimo.Optiniai signalai perduodami šviesos greičiu, labai didėjančiu greičiu;Idealiu atveju fotoniniai traškučiai apskaičiuojami maždaug 1000 kartų greičiau nei elektroniniai traškučiai.Fotoninis skaičiavimas sunaudoja mažiau energijos, nes tikimasi, kad optinio skaičiavimo energijos suvartojimas bus net 10^-18 džaulių už bitą (10^-18 J/Bit).Tą pačią energijos suvartojimą fotoniniai prietaisai yra šimtus kartų greičiau nei elektroniniai prietaisai.
Be to, „Light“ turi natūralų sugebėjimą lygiagrečiai apdoroti ir subrendusią bangos ilgio padalijimo multipleksavimo technologiją, labai padidindama fotoninių lustų duomenų apdorojimo talpą, saugojimą ir pralaidumą.Šviesos bangų dažnis, bangos ilgis, poliarizacijos būsena ir fazė gali atspindėti skirtingus duomenis, o šviesos keliai nesikiša vienas į kitą.Šios charakteristikos fotonai tampa tinkami lygiagrečiam skaičiavimui, gerai pritaikant dirbtinius neuroninius tinklus, kur didžioji dalis skaičiavimo proceso apima „matricos daugybos“.
Apskritai, fotoniniai lustai pasižymi dideliu skaičiavimo greičiu, mažu energijos suvartojimu ir mažu latenimu ir yra mažiau jautrūs temperatūros pokyčiams, elektromagnetiniams laukams ir triukšmui.
2 pranašumas: mažesni gamybos reikalavimai
Skirtingai nuo integruotų grandinių lustų, fotoninių lustų gamybos reikalavimai yra palyginti mažesni.Aukščiausios techninės kliūtys yra epitaksiniame dizaine ir gamyboje.Technologinis šviesos būdas turi tokius pranašumus kaip didelis greitis, mažai energijos suvartojant ir suvartojant anti-Crosstalk, leidžiančią pakeisti daugybę elektronikos funkcijų.
Sui Jun, Kinijos „Xinong Microelectronics Technology“ (Pekino) Co., Ltd., prezidentas, kadaise sakęs: „Fotoniniams traškučiams nereikia naudoti ypač aukštos klasės litografijos mašinų, tokių kaip ekstremalios ultravioletinės (EUV) litografijos aparatai, reikalingi elektroniniams traškučiams. Mes galime. Mes galime. Galime, kad būtų galima elektroniniams traškučiams. Galime. Mes galime. Mes galime. Mes galime elektroniniams traškučiams. Mes galime. Mes galime.Gaminkite juos naudodamiesi santykinai subrendusiomis buitinėmis medžiagomis ir įranga “.
Kalbant apie tai, ar fotoniniai traškučiai pakeis elektroninius drožles, svarbu suprasti dabartines kliūtis, nukreipiančias į elektroninius drožles.
Pirmasis elektroninių lustų iššūkis yra Moore'o įstatymo apribojimas.Per pastaruosius beveik 50 metų tranzistorių tankis galėjo dvigubai dvigubai kas nors 18–20 mėnesių, tačiau fiziniu požiūriu atomo dydis yra artimas 0,3 nanometrų.Kai puslaidininkių procesas pasiekia 3 nanometrus, jis yra labai artimas fizinei ribai, todėl beveik neįmanoma tęsti dvigubos kas nors 18-20 mėnesių.