Фотонен процесор е готов за серийно производство

Изследователи от няколко американски университета създадоха процесор, който обменя данни с други компоненти на изчислителната система с помощта на светлина вместо електрони. Чипът е готов за серийно производство, твърдят от екипа, сформиран от учени на Масачузетския технологичен институт, Калифорнийския университет в Бъркли и Университета Колорадо.

Фотонният процесор има размери 3х6 мм, две изчислителни ядра с над 70 млн. транзистора и 850 елемента за предаване на светлина. Чипът се базира на архитектура RISC-V и е направен от традиционни за микроелектрониката материали като силиций и германий.

„Това е първият процесор, който използва фотони за свързване с външния свят. Нито един друг чип в света не притежава фотонна система за вход/изход”, казва ръководителят на проекта Владимир Стоянович – ръководител катедра по електротехника и компютърни науки в Калифорнийския университет.

В сравнение с традиционните оптични канали, фотонната система има по-висока пропускателна способност, позволява предаване на повече данни на по-високи скорости, на по-големи разстояния и с по-малки загуби.

Въпреки очевидните предимства на фотониката обаче, нейното внедряване е доста трудно. До този момент никой не е успял да постигне интеграция на оптичните компоненти в сложните производствени процеси за пускане на съвременни чипове, без кардинално да ги промени.

[related-posts]

Учените са тествали работоспособността на чипа, пускайки на него редица програми, които заставят процесора да изпълнява изчислителни операции, да приема и изпраща данни в оперативната памет през оптична връзка. Установено е, че процесорът обезпечава скорост на предаване на данни от 300 гигабита в секунда на квадратен милиметър, което е 10-50 пъти повече, в сравнение със съвременните процесори, обменящи данни с останалите компоненти по метални проводници.

Процесорът с фотонна система за вход/изход има сериозно предимство и в консумацията на енергия – тя е само 1,3 пикоджаула на бит предадена информация, което е еквивалентно на 1,3 вата за предаване на 1 терабит данни в секунда. В тестови условия е постигнато предаване на данни на разстояние 10 метра.

Новият тип процесор може да намери приложение в центровете за данни, където ниската консумация на енергия е от ключово значение. Учените вярват, че чиповете, които обединяват оптични компоненти с електрически вериги, могат да се произвеждат в промишлени обеми в съществуващите заводи, без да се налага сериозна модернизация.

Вече са създадени две стартиращи компании, свързани с проекта. SiFive ще се занимава с комерсиализация на процесорите с архитектура RISC-V, а Ayar Labs ще разработва фотонни системи за вход/изход. По-рано тази година Ayar Labs (преди OptiBit) получи награда от Масачузетския технологичен институт.