स्थिर प्रदर्शन के साथ पहली ऑप्टिकल गैर-वाष्पशील मेमोरी चिप

ICover ब्लॉग पेज पर हमारे पाठकों के लिए आपका स्वागत है ! आज हम पहली पूरी तरह से ऑप्टिकल गैर-वाष्पशील मेमोरी चिप के बारे में बात करना चाहते हैं - कार्ल्स्रुहे इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी, मुंस्टर, ऑक्सफोर्ड और एक्सेटर के विश्वविद्यालयों के वैज्ञानिकों का एक संयुक्त विकास।




सर्किट के प्रकाश और ऑप्टिकल घटकों का उपयोग करने की संभावना कंप्यूटिंग सिस्टम की दक्षता और गति के लिए मौलिक रूप से नए क्षितिज खोल रही है, सूचना और संचार प्रौद्योगिकियों के लिए एक नया भविष्य बनाती है।

जबकि ऑप्टिकल फाइबर प्रकाश की जानकारी को प्रसारित करने का एक दीर्घकालिक तरीका है, विद्यमान कंप्यूटर सिस्टम विद्युत संकेतों को संसाधित करके और इलेक्ट्रॉनिक सर्किटरी समाधानों का उपयोग करके द्विआधारी तर्क की क्षमताओं का 100% शोषण करते हैं। प्रोसेसर और रैम के बीच डेटा आदान-प्रदान के "इलेक्ट्रॉनिक स्क्रिप्ट" का कार्यान्वयन मुख्य कारकों में से एक है जो वर्तमान कंप्यूटरों की गति और वास्तुकार वॉन न्यूमैन में अड़चन को सीमित करता है।

समस्या का एक मौलिक समाधान प्रोसेसर और मेमोरी के बीच ऑप्टिकल इंटरफ़ेस के संगठन तक सीमित नहीं है, क्योंकि इससे उनके बीच ऑप्टिकल और इलेक्ट्रिकल सिग्नल के पारस्परिक रूपांतरण की आवश्यकता समाप्त नहीं होती है। इस तरह के समाधान को प्रसंस्करण और भंडारण जानकारी के लिए एक विधि के विकास से जुड़ा होना चाहिए जो फोटोनिक-ऑप्टिकल प्रौद्योगिकियों की क्षमता के कारण सभी डेटा संचालन को विशेष रूप से बाहर करने की अनुमति देगा।

लंबे समय तक, फोटॉन मेमोरी के साथ प्रयोगों ने स्थिर परिणाम प्राप्त करने की अनुमति नहीं दी। और इस अर्थ में, गैर-वाष्पशील फोटॉन मेमोरी के साथ एक ऑप्टिकल चिप - कार्ल्स्रुहे इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (केआईटी) के वैज्ञानिकों द्वारा संयुक्त विकास और मुंस्टर, ऑक्सफोर्ड, एक्सेटर के विश्वविद्यालयों को अतिशयोक्ति के बिना एक युग कहा जा सकता है। सूचना दर्ज करने का प्रस्तावित तरीका विद्युत सिग्नल के रूपांतरण से जुड़ी देरी को कम करके मौजूदा कंप्यूटिंग वास्तुकला के प्रदर्शन में सुधार करेगा।

गैर-वाष्पशील मेमोरी के साथ एक ऑप्टिकल चिप की अवधारणा का व्यावहारिक कार्यान्वयन एक अद्वितीय नई पीढ़ी के PSM सामग्री Ge2Sb2Te5 (GST) के उपयोग के माध्यम से संभव हो गया था - एक चाकोजेनाइड यौगिक जो क्रिस्टल जालक के चरण को अनाकार से क्रिस्टलीय तक बदलने और पराबैंगनी स्पंदित लेजर विकिरण के प्रभाव में सक्षम है। इस प्रकार, PSM क्रिस्टल (अनाकार और क्रिस्टलीय राज्य) के ऑप्टिकल और "तार्किक" गुण क्रिस्टल जाली के परमाणुओं की व्यवस्था की प्रकृति से निर्धारित होते हैं और संशोधित लेजर विकिरण के माध्यम से कृत्रिम रूप से सेट किए जा सकते हैं।

कम तीव्रता वाले लेजर दालों द्वारा सूचनाओं का पठन भी किया जाता है। चूंकि क्रिस्टल जाली की स्थिति में किसी भी परिवर्तन के लिए केवल बाहरी निर्देशित विकिरण की आवश्यकता होती है, इसलिए दर्ज की गई जानकारी को दशकों तक बाहरी ऊर्जा पहुंच के बिना संग्रहीत किया जा सकता है। और इस संबंध में, चिप गैर-वाष्पशील है।

"ऑप्टिकल बिट्स की लेखन आवृत्ति 1 गीगाहर्ट्ज़ तक पहुंच सकती है। यह हमारी पूरी तरह से फोटॉन मेमोरी की अत्यधिक उच्च गति को सुनिश्चित करता है, ”वोल्फ्राम पर्निस ने, केएनआईटी में मुंस्टर विश्वविद्यालय में प्रोफेसर। यह महत्वपूर्ण है कि "... ऐसी मेमोरी आज पहले से ही एक मानक फाइबर-ऑप्टिक डेटा ट्रांसमिशन सिस्टम के साथ संगत हो सकती है। और कोशिकाओं की सामग्री तक पहुँचने के लिए प्रस्तावित एल्गोरिदम आपको नई मेमोरी को प्रोसेसर की नवीनतम पीढ़ी के साथ संयोजित करने की अनुमति देता है ... ”- प्रोफेसर गरिश भास्करन कहते हैं। इस प्रकार, एक मीटर के अरबों में एक बहु-स्तरीय सेल में, आप एक साथ कई राज्यों में सरलतम तार्किक स्तर पर 8 बिट तक की जानकारी को संग्रहीत और स्वतंत्र रूप से संसाधित कर सकते हैं, एक ही बार में रिकॉर्ड कर सकते हैं।

एक अभिनव चिप पर एकीकृत पूरी तरह से ऑप्टिकल स्थायी मेमोरी कंप्यूटर की गति में काफी वृद्धि कर सकती है, जबकि उनकी बिजली की खपत को काफी कम कर सकती है। यादृच्छिक अभिगम के साथ एक बहु-स्तरीय चिप काफी अधिक कंप्यूटिंग क्षमताओं को सक्षम करेगा। 1 गीगा की गति से मध्यवर्ती राज्यों की जानकारी और स्विचिंग के लिए, 13.4 पीजे की ऊर्जा पर्याप्त है (1 पिकोजोउल = 10⁻¹² जूल)। इस मामले में, तरंग दैर्ध्य मल्टीप्लेक्सिंग के सिद्धांत का उपयोग करके व्यक्तिगत स्मृति तत्व बनाए जा सकते हैं। इस प्रकार, एक पूरी तरह से ऑप्टिकल बहु-स्तरीय गैर-वाष्पशील चिप, जो वॉन न्यूमैन आर्किटेक्चर की अड़चन को आंशिक रूप से समाप्त करने की अनुमति देता है, भविष्य के फोटॉन-ऑप्टिकल कंप्यूटर की नई कंप्यूटिंग वास्तुकला में सबसे महत्वपूर्ण लिंक में से एक बन रहा है।

बेशक, नवीनतम चिप में निहित सभी संभावित का उपयोग विभिन्न दिशाओं में काम के बड़े संस्करणों को ले जाने की संभावना से जुड़ा हुआ है। इसी समय, आधुनिक माइक्रोप्रोसेसर के फोटोनिक एनालॉग्स बनाने की दूर की संभावना के बावजूद, एक ऑप्टिकल मेमोरी चिप के साथ संयोजन में मौजूदा इलेक्ट्रॉनिक प्रोसेसर की क्षमताओं का उपयोग करना गुणात्मक रूप से नए स्तर पर सूचना प्रसंस्करण है। और ऐसी योजना के व्यावहारिक कार्यान्वयन के लिए, यह एक फाइबर-ऑप्टिक इंटरफ़ेस बनाने के लिए पर्याप्त होगा जिसमें विद्युत संकेतों को ऑप्टिकल और इसके विपरीत में परिवर्तित करने की ऊर्जा-गहन प्रक्रिया प्रोसेसर पक्ष पर ही की जाएगी। नेचर फोटोनिक्स

पत्रिका के पृष्ठों पर शोध के परिणामों और क्रांतिकारी चिप के इतिहास के बारे में अधिक जानकारी उपलब्ध है ।

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Source: https://habr.com/ru/post/hi384737/