Čipy | Nanotechnologie | Tranzistory

Nová součástka umožní stokrát zrychlit přenos dat. Elektronům pomáhají fotony

Nová součástka umožní stokrát zrychlit přenos dat. Elektronům pomáhají fotony

Výzkumníci z Univerzity v Illinois (USA) vyvinuli nový druh laserového tranzistoru. Umožňuje rychle přepínat mezi dvěma stabilními energetickými stavy: elektrickým a světelným. Taková součástka by měla umožnit stonásobně rychlejší přenos dat než současná elektronická zařízení. Informaci zveřejnili na univerzitním webu. Studii publikoval vědecký žurnál Applied Physics Letters.

„Zabudování tranzistoru s elektrickou a optickou bistabilitou do počítačového čipu výrazně zvýší rychlost zpracování dat, protože zařízení mohou komunikovat, aniž se vyskytly interference. Tyto vznikají v tranzistorech, které přenášejí signál pouze pomocí elektronů,“ řekl vedoucí výzkumu Milton Feng.

Problém s Moorem

V elektronických zařízeních jsou mikročipy tvořeny miliardami malých tranzistorů, které slouží jako brány na usměrňování toku elektronů přes integrovaný obvod.

Tato konfigurace fungovala dobře během několika desetiletí, ale při neustálém zmenšování součástek se počet tranzistorů na stejné ploše neustále zvyšuje jak praví Moorův zákonem. Toto zhuštění přináší zároveň i několik technické problémy, kvůli kterým se může zastavit růst rychlosti procesorů. Kromě toho, že současné extrémně malé tranzistory je velmi obtížné ještě více zmenšovat, nastává problém s energetickou účinností při jejich těsném uložení na čipu.

Světlo se v integrovaném obvodu šíří mnohem rychleji než elektrony, a proto by přechod na fotonické procesory tuto situaci na nějaký čas mohl vyřešit. Proto se vědci zabývají vývojem komponent využívajících světelných přenosů.

Klepněte pro větší obrázek

Feng ve spolupráci s kolegou Nickem Holonyakem mladším, vynálezcem laserové diody, navrhli již v roce 2004 koncept laserového tranzistoru, obsahujícího elektrické i optické výstupy. Tento opticko-elektrický spínač by mohl sloužit jako základní stavební prvek optické logiky.

„V datových centrech se dají dělat libovolné výpočty. Údaje tam i zpět se posílají pomocí optických propojení. Signály se v současnosti modulují laserovými diodami, které však mají své fyzikální omezení. Laserový tranzistor je technologie nové generace a mohl by být až stokrát rychlejší,“ řekl Feng.

Fotony zvýší rychlost tranzistoru

Laserové diody mají dva porty, elektrický vstup a světelný výstup. Laserový tranzistor má tři porty. Elektrický vstup a dva energeticky stabilní výstupy, elektrický a světelný. Uspořádání s třemi porty umožňuje využívat složité fyzikální vztahy mezi elektrony a fotony.

Například nejrychlejší způsob přepínání proudu v polovodičovém materiálu se provádí prostřednictvím tunelových přechodů elektronů mezi energetickými pásmy. Fotony pomáhají elektronům zvládat tyto přechody lépe a celé zařízení tím podstatně urychlují.

V rámci nejnovějšího výzkumu vědci zjistili, že v laserovém tranzistoru se vyskytuje nejen tunelování urychlované fotony, ale dochází také ke stimulaci absorpce fotonů v dutině laseru.

Optické spínání se tak v zařízení ještě zrychluje a umožňuje mu pracovat s ultrarychlou modulací signálu ve femtosekundovém (10 -15 s) rozsahu. Tímto způsobem lze podle výzkumníků provést obrovské množství energeticky úsporných datových přenosů.

Vědci popsali existenci optické bistability zatím jen při teplotě -50 °C. V rámci další výzkumné práce chtějí dokázat, že zařízení pracuje i při pokojové teplotě, plánují dále zkoumat jeho fyzikální podstatu a hledat aplikace pro jeho využití.

Diskuze (11) Další článek: HP opravilo ovladače audia, jejichž součástí byl keylogger

Témata článku: Technologie, USA, Čipy, Procesory, Moorův zákon, Nanotechnologie, Tranzistory, Počítačový čip, Elektro, Prvek, Foton, Data, Technický problém, Malý tranzistor, Úsporný tranzistor, Mikročip, Elektron, Tunelování, Optické propojení, Základní stav, Nová součástka, Rychlý přenos, Nová generace, Moore, Stejná plocha


Určitě si přečtěte

Na měsíc jsem opustil Google a potupně se zase vrátil zpět (komentář)

Na měsíc jsem opustil Google a potupně se zase vrátil zpět (komentář)

** Zkusil jsem se zbavit závislosti na vyhledávači od Googlu ** Jako alternativy posloužily Bing, Seznam a DuckDuckGo ** Mají své silné stránky, ale i nepřekonatelná negativa

Lukáš Václavík | 61

Co přijde po Netflixu a Amazonu? Tohle jsou streamovací služby, na které v Česku čekáme

Co přijde po Netflixu a Amazonu? Tohle jsou streamovací služby, na které v Česku čekáme

** Rozhodujete se mezi Netflixem a HBO Go? Věřte, bude hůř ** Na trhu je mnohem víc ambicióznějších streamovacích služeb ** Některé by mohly do ČR zamířit ještě letos

Lukáš Václavík | 45

Deset kotev, které i v roce 2020 táhnou Android ke dnu

Deset kotev, které i v roce 2020 táhnou Android ke dnu

** Android existuje skoro 12 let a za tu dobu v mnoha směrech dospěl ** Dnes běží na sedmi z deseti telefonů, ale čemu za to vděčí? ** Našli jsme 10 kotev, které táhnou tento operační systém ke dnu

Karel Kilián | 169

Zapomeňte na kometu, české nebe každý den křižují mnohem zajímavější kousky

Zapomeňte na kometu, české nebe každý den křižují mnohem zajímavější kousky

** České nebe každý den křižuje hromada exotických letounů ** Na populární mapě Flightradar24 je ale nenajdete ** Jsou to vojenské letouny USA, UK a NATO

Jakub Čížek | 37

Apple má šanci definitivně se uzamknout. macOS byl na jeho poměry až příliš otevřený

Apple má šanci definitivně se uzamknout. macOS byl na jeho poměry až příliš otevřený

** Apple, vývojáře i uživatele rozhodně nečekají dva roky prázdnin ** macOS se může uzavřít podobně jako iOS a iPadOS ** Přechod na Arm znamená stopku pro hackintoshe

Lukáš Václavík | 105


Aktuální číslo časopisu Computer

Megatest: nejlepší notebooky do 20 000 Kč

Test 8 levných IP kamer

Jak vybrat bezdrátová sluchátka

Testujeme Android 11