Chip memori optik non-volatil pertama dengan kinerja stabil dibuat
Selamat datang di pembaca kami di Halaman Blog iCover ! Hari ini kami ingin berbicara tentang chip memori non-volatile sepenuhnya optik pertama - pengembangan bersama para ilmuwan dari Karlsruhe Institute of Technology, universitas Münster, Oxford dan Exeter.
Kemungkinan menggunakan komponen sirkuit cahaya dan optik menciptakan masa depan baru untuk teknologi informasi dan komunikasi, membuka cakrawala baru yang fundamental untuk efisiensi dan kecepatan sistem komputasi.Sementara serat optik adalah cara lama mentransmisikan informasi cahaya, sistem komputer yang ada 100% memanfaatkan kemampuan logika biner dengan memproses sinyal listrik dan menggunakan solusi sirkuit elektronik. Implementasi "skrip elektronik" pertukaran data antara prosesor dan RAM adalah salah satu faktor utama yang membatasi kecepatan komputer saat ini dan hambatan dalam arsitek von Neumann.Solusi mendasar untuk masalah ini tidak terbatas pada pengaturan antarmuka optik antara prosesor dan memori, karena ini tidak menghilangkan kebutuhan untuk saling konversi sinyal optik dan listrik di antara mereka. Solusi semacam itu harus dikaitkan dengan pengembangan metode untuk memproses dan menyimpan informasi yang akan memungkinkan semua operasi data dilakukan secara eksklusif karena potensi teknologi fotonik-optik.Untuk waktu yang lama, percobaan dengan memori foton tidak memungkinkan mencapai hasil yang stabil. Dan dalam pengertian ini, sebuah chip optik dengan memori foton yang tidak mudah menguap - pengembangan bersama para ilmuwan dari Karlsruhe Institute of Technology (KIT) dan universitas-universitas Münster, Oxford, Exeter, secara harfiah dapat disebut pembuatan zaman. Metode yang diusulkan untuk merekam informasi akan secara dramatis meningkatkan kinerja arsitektur komputasi yang ada dengan mengurangi penundaan yang terkait dengan konversi sinyal listrik.Implementasi praktis dari konsep chip optik dengan memori non-volatile dimungkinkan melalui penggunaan bahan PSM generasi baru yang unik Ge2Sb2Te5 (GST) - senyawa chalcogenide yang mampu mengubah fase kisi kristal dari amorf menjadi kristal dan kembali di bawah pengaruh radiasi laser berdenyut ultrashort. Dengan demikian, sifat optik dan "logis" dari kristal PSM (keadaan amorf dan kristal) ditentukan oleh sifat pengaturan atom-atom kisi kristal dan dapat diatur secara artifisial dengan menggunakan radiasi laser yang dimodifikasi.Pembacaan informasi juga dilakukan oleh pulsa laser yang intensitasnya lebih rendah. Karena untuk setiap perubahan dalam keadaan kisi kristal hanya radiasi diarahkan eksternal diperlukan, informasi yang direkam dapat disimpan tanpa akses energi eksternal selama beberapa dekade. Dan dalam hal ini, chip tersebut tidak mudah menguap.“Frekuensi penulisan bit optik dapat mencapai 1 gigahertz. Ini memastikan kecepatan sangat tinggi dari memori foton penuh kami, ”kata Wolfram Pernice, profesor di University of Münster, di KIT. Adalah penting bahwa “... memori seperti itu saat ini mungkin sudah kompatibel dengan sistem transmisi data serat optik standar. Dan algoritma yang diusulkan untuk mengakses konten sel memungkinkan Anda untuk menggabungkan memori baru dengan prosesor generasi terbaru ... "- tambah Profesor Garish Bhaskaran. Dengan demikian, dalam satu sel multi-level dalam miliaran meter, Anda dapat menyimpan dan secara mandiri memproses hingga 8 bit informasi pada level logis paling sederhana, merekam dan menyimpan beberapa status sekaligus.Memori permanen sepenuhnya optik yang terintegrasi pada chip inovatif dapat secara signifikan meningkatkan kecepatan komputer, sekaligus secara signifikan mengurangi konsumsi daya mereka. Chip multi-level dengan akses acak akan memungkinkan kemampuan komputasi yang jauh lebih besar. Untuk satu pembacaan informasi dan pengalihan status perantara pada kecepatan 1 GHz, energi 13,4 pJ sudah cukup (1 picojoule = 10 ² Joule). Dalam hal ini, elemen memori individu dapat dibuat dengan menggunakan prinsip multiplexing panjang gelombang. Dengan demikian, sebuah chip multi-level non-volatile sepenuhnya optik, yang memungkinkan sebagian menghilangkan hambatan arsitektur von Neumann, menjadi salah satu tautan terpenting dalam arsitektur komputasi baru komputer foton-optik masa depan.Tentu saja, penggunaan semua potensi yang melekat pada chip terbaru dikaitkan dengan prospek melakukan volume pekerjaan yang besar di berbagai arah. Pada saat yang sama, meskipun ada prospek yang jauh untuk membuat analog fotonik dari mikroprosesor modern, menggunakan kemampuan prosesor elektronik yang ada bersama dengan chip memori optik adalah tingkat pemrosesan informasi yang secara kualitatif baru. Dan untuk implementasi praktis dari skema semacam itu, akan cukup untuk membuat antarmuka serat optik di mana proses intensif energi mengubah sinyal listrik menjadi optik dan sebaliknya hanya akan dilakukan di sisi prosesor.Informasi lebih lanjut tentang hasil penelitian dan sejarah chip revolusioner tersedia di halaman jurnal Nature Photonics .Pembaca yang budiman, kami selalu senang bertemu dan menunggu Anda di Halaman Blog iCover! Kami siap untuk terus memuaskan Anda dengan publikasi kami dan akan berusaha melakukan segala yang mungkin untuk memastikan bahwa waktu yang dihabiskan bersama kami menyenangkan Anda. Dan, tentu saja, jangan lupa berlangganan rubrik kami dan kami berjanji - Anda tidak akan bosan!Artikel menarik lainnya Source: https://habr.com/ru/post/id384737/
All Articles