推出首款性能稳定的光学非易失性存储芯片
欢迎来到iCover博客页面上的读者！今天，我们要讨论第一个全光学非易失性存储芯片-由卡尔斯鲁厄技术学院，明斯特大学，牛津大学和埃克塞特大学的科学家共同开发。
使用电路的光和光组件的可能性为信息和通信技术创造了新的未来，从根本上为计算系统的效率和速度开辟了新的视野。虽然光纤是传输光信息的一种长期方法，但是现有的计算机系统100％通过处理电信号并使用电子电路解决方案来利用二进制逻辑的功能。处理器与RAM之间数据交换的“电子脚本”的实现是限制当前计算机速度和架构师冯·诺伊曼（von Neumann）瓶颈的主要因素之一。该问题的基本解决方案不限于处理器和存储器之间的光接口的组织，因为这不能消除在它们之间的光和电信号相互转换的需要。这种解决方案应与用于处理和存储信息的方法的开发相关联，该方法将允许所有数据操作仅由于光子光学技术的潜力而被执行。长期以来，光子存储器的实验无法获得稳定的结果。从这个意义上讲，具有非易失性光子存储器的光学芯片-卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）和埃克塞特牛津明斯特大学的科学家共同开发的产品，可以说是划时代的。所提出的记录信息的方法将通过减少与电信号的转换相关的延迟来显着提高现有计算体系结构的性能。通过使用独特的新一代PSM材料Ge2Sb2Te5（GST），可以实现具有非易失性存储器的光学芯片概念的实际实现。这种材料是硫族化物化合物，能够在超短脉冲激光辐射的影响下将晶格的相从非晶态转变为晶态，然后再返回。因此，PSM晶体的光学和“逻辑”性质（非晶态和结晶态）由晶格原子排列的性质决定，可以通过修改的激光辐射人工设置。信息的读取也可以通过强度较小的激光脉冲进行。由于对于晶格状态的任何变化，仅需要外部定向辐射，因此记录的信息可以存储数十年而无需外部能量访问。并且在这方面，芯片是非易失性的。“光学位的写入频率可以达到1 GHz。 KIT的明斯特大学教授Wolfram Pernice说，这确保了我们全光子存储的极高速度。重要的是“……今天这种存储器可能已经与标准的光纤数据传输系统兼容。提出的访问单元内容的算法使您可以将新的内存与最新一代的处理器结合起来……”-Garish Bhaskaran教授补充道。因此，在数十亿米的一个多层单元中，您可以以最简单的逻辑级别存储和独立处理多达8位信息，一次记录并保存多个状态。集成在创新芯片上的全光永久存储器可以显着提高计算机的速度，同时显着降低其功耗。具有随机访问权限的多级芯片将大大提高计算能力。对于单次读取信息和以1 GHz的速度切换中间状态，13.4 pJ的能量就足够了（1皮焦耳= 10 12焦耳）。在这种情况下，可以通过使用波长复用原理来创建单个存储元件。因此，可以部分消除冯·诺依曼架构瓶颈的全光学多层非易失性芯片，已成为未来光子-光学计算机新计算架构中最重要的环节之一。当然，利用最新芯片固有的所有潜力与在各个方向上进行大量工作的前景有关。同时，尽管创建现代微处理器的光子类似物的前景遥遥无期，但结合使用现有电子处理器的功能和光学存储芯片是信息处理领域的全新水平。对于这种方案的实际实现，创建一个光纤接口就足够了，在该接口中，仅在处理器侧执行将电信号转换为光信号，反之亦然的高能耗过程。有关研究结果和革命性芯片历史的更多信息，请参见《自然光子学》杂志的页面。尊敬的读者，我们总是很高兴在iCover博客页面上与您见面并等待您！我们随时准备继续为您带来满意的出版物，并会尽一切可能确保与我们一起度过的时光令您满意。而且，当然，不要忘记订阅我们的规则，我们保证-您不会感到无聊！其他有趣的文章 Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN384737/
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