北京 12 月 24 日电 美国科学家称近日研发出世界上首个用光处理信息的光电子芯片。它依旧使用电子来计算,但是可以直接使用光来处理信息。这一成果或将打开超高速、低能耗数据处理的大门。研究结果 12 月 24 日发表在《自然》期刊上。


据加州大学伯克利分校官网报道,这一芯片由该校及麻省理工学院、科罗拉多大学的科研人员合作研发。芯片宽 3 毫米,长 6 毫米,每平方毫米的数据处理速度可以达到 300 吉比特每秒(Gbps),比普通电子微处理器快 10 到 50 倍。这种芯片处理数据的能耗也非常低,处理每比特数据只需消耗 1.3 皮焦耳能量。

 

 

尽管光纤通讯技术的发展已经大大加强了计算机之间的数据传输,将光子器件应用于计算机芯片本身却十分困难。其原因在于,此前一直没有人知道如何在不改变计算机芯片制造程序的前提下,将光子器件融入到这一复杂而昂贵的制造程序之中。而这样做非常关键,因为它不会进一步提高制造计算机芯片的成本或风险。


为了实现这一目标,研究人员尝试了多种在芯片上利用光子器件的创新性方法。他们使用光电探测器和垂直光栅耦合器等光子器件来控制和引导芯片上的光波,为了让光波在芯片上传输时的损耗降到最低,他们使用硅晶体管作为光波的波导管。此外他们还在波导管旁边设计了一种硅环来快速并低能耗地控制光波。最终,研究人员将两个拥有 7000 万个晶体管和 850 个光子器件的处理器内核固定在这种微型芯片上。

报道认为,这一研究成果标志着光纤通讯技术的重要进步,而且将加速高带宽时代的来临。“这是一个里程碑,它是首个可以使用光与外部世界进行交流的处理器。” 研究负责人、该校电气工程和计算机科学副教授弗拉基米尔·斯托亚诺维奇说。