Primer chip de memoria óptico no volátil con rendimiento estable creado
¡Bienvenido a nuestros lectores en las páginas del blog iCover ! Hoy queremos hablar sobre el primer chip de memoria no volátil totalmente óptico: un desarrollo conjunto de científicos del Instituto de Tecnología de Karlsruhe, las universidades de Münster, Oxford y Exeter.
La posibilidad de utilizar componentes ópticos y ópticos de los circuitos crea un nuevo futuro para las tecnologías de la información y la comunicación, abriendo horizontes fundamentalmente nuevos para la eficiencia y la velocidad de los sistemas informáticos.Si bien la fibra óptica es una forma antigua de transmitir información de luz, los sistemas informáticos existentes explotan al 100% las capacidades de la lógica binaria mediante el procesamiento de señales eléctricas y el uso de soluciones de circuitos electrónicos. La implementación del "script electrónico" de intercambio de datos entre el procesador y la RAM es uno de los principales factores que limitan la velocidad de las computadoras actuales y el cuello de botella en el arquitecto von Neumann.Una solución fundamental al problema no se limita a la organización de la interfaz óptica entre el procesador y la memoria, ya que esto no elimina la necesidad de conversión mutua de señales ópticas y eléctricas entre ellos. Dicha solución debería asociarse con el desarrollo de un método para procesar y almacenar información que permita que todas las operaciones de datos se lleven a cabo exclusivamente debido al potencial de las tecnologías fotónico-ópticas.Durante mucho tiempo, los experimentos con memoria de fotones no permitieron lograr resultados estables. Y en este sentido, un chip óptico con memoria fotónica no volátil, un desarrollo conjunto de científicos del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) y las universidades de Münster, Oxford, Exeter, se puede llamar literalmente fabricación de época. El método propuesto para registrar información mejorará drásticamente el rendimiento de la arquitectura informática existente al reducir los retrasos asociados con la conversión de la señal eléctrica.La implementación práctica del concepto de un chip óptico con memoria no volátil fue posible gracias al uso de un material PSM de nueva generación único Ge2Sb2Te5 (GST), un compuesto de calcogenuro capaz de cambiar la fase de la red cristalina de amorfo a cristalino y de regreso bajo la influencia de la radiación láser pulsada ultracorta. Por lo tanto, las propiedades ópticas y "lógicas" del cristal PSM (estado amorfo y cristalino) están determinadas por la naturaleza de la disposición de los átomos de la red cristalina y pueden establecerse artificialmente mediante radiación láser modificada.La lectura de la información también se realiza mediante pulsos láser de menor intensidad. Dado que para cualquier cambio en el estado de la red cristalina solo se requiere una acción externa dirigida de radiación láser, la información registrada puede almacenarse sin acceso externo de energía durante décadas. Y a este respecto, el chip no es volátil.“La frecuencia de escritura de los bits ópticos puede alcanzar 1 gigahercio. Esto asegura la velocidad extremadamente alta de nuestra memoria totalmente fotónica ”, dijo Wolfram Pernice, profesor de la Universidad de Münster, en KIT. Es importante que "... tal memoria hoy ya sea compatible con un sistema estándar de transmisión de datos de fibra óptica. Y los algoritmos propuestos para acceder al contenido de las celdas le permiten combinar la nueva memoria con la última generación de procesadores ... "- agrega el profesor Garish Bhaskaran. Por lo tanto, en una celda de varios niveles en miles de millones de metros, puede almacenar y procesar de forma independiente hasta 8 bits de información en el nivel lógico más simple, registrando y guardando varios estados a la vez.La memoria permanente totalmente óptica integrada en un chip innovador puede aumentar significativamente la velocidad de las computadoras, al tiempo que reduce significativamente su consumo de energía. Un chip multinivel con acceso aleatorio permitirá capacidades informáticas significativamente mayores. Para una sola lectura de información y cambio de estados intermedios a una velocidad de 1 GHz, una energía de 13.4 pJ es suficiente (1 picojulio = 10⁻¹² Joule). En este caso, se pueden crear elementos de memoria individuales utilizando el principio de multiplexación de longitud de onda. Por lo tanto, un chip no volátil multinivel totalmente óptico, que permite deshacerse parcialmente del cuello de botella de la arquitectura von Neumann, se convierte en uno de los enlaces más importantes en la nueva arquitectura informática de las computadoras fotón-ópticas del futuro.Por supuesto, el uso de todo el potencial inherente al último chip está asociado con la posibilidad de llevar a cabo grandes volúmenes de trabajo en una variedad de direcciones. Al mismo tiempo, a pesar de la perspectiva distante de crear análogos fotónicos de microprocesadores modernos, el uso de las capacidades de los procesadores electrónicos existentes junto con un chip de memoria óptica es un nivel cualitativamente nuevo de procesamiento de información. Y para la implementación práctica de dicho esquema, será suficiente crear una interfaz de fibra óptica en la que el proceso intensivo en energía de convertir señales eléctricas a ópticas y viceversa se llevará a cabo solo en el lado del procesador.Más información sobre los resultados de la investigación y la historia del revolucionario chip está disponible en las páginas de la revista Nature Photonics .Estimados lectores, ¡siempre nos complace conocerlos y esperarlos en las páginas del blog de iCover! Estamos listos para continuar deleitándote con nuestras publicaciones e intentaremos hacer todo lo posible para asegurar que el tiempo que pases con nosotros sea agradable para ti. Y, por supuesto, no olvide suscribirse a nuestras rúbricas y le prometemos que no se aburrirá.Otros articulos interesantes Source: https://habr.com/ru/post/es384737/
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