Az új logikai kapuk milliószor gyorsabbak, mint a mai PlatoBlockchain adatintelligencia chipek. Függőleges keresés. Ai.

Az új logikai kapuk milliószor gyorsabbak, mint a mai chipek

Időbélyeg: 23. május 2022. 10:00
fényhullám elektronika számítástechnika logikai kapu gyors

As Moore törvénye lassulni kezd, új utakat keresnek a feldolgozási sebesség exponenciális növekedésének fenntartásához. Egy új kutatás azt sugallja, hogy a „lightwave elektronika” néven ismert egzotikus megközelítés ígéretes új út lehet.

Bár a számítógépes chipek innovációja még korántsem halt meg, a jelek szerint a számítási teljesítmény exponenciális növekedése, amelyhez az elmúlt 50 évben hozzászoktunk, kezd lassulni. Ahogy a tranzisztorok szinte atomméretűre zsugorodnak, egyre nehezebb egy számítógépes chipbe szorítani, ami aláássa azt a trendet, amelyet Gordon Moore 1965-ben figyelt meg először: a szám nagyjából kétévente megduplázódott.

De a feldolgozási teljesítmény egy hasonlóan fontos trendje jóval korábban megszűnt: "Dennard pikkelyes,”, amely kimondta, hogy a tranzisztorok fogyasztása a méretükkel összhangban esett. Ez egy nagyon hasznos tendencia volt, mert a chipek gyorsan felmelegszenek és megsérülnek, ha túl sok energiát vesznek fel. A Dennard-skálázás azt jelentette, hogy minden alkalommal, amikor a tranzisztorok shrank, így az energiafogyasztásuk is, ami lehetővé tette a chipek gyorsabb futtatását anélkül, hogy túlmelegedett volna.

Ez a tendencia azonban 2005-ben megtorpant az áramszivárgás nagyon kis léptékű megnövekedett hatása miatt, és a chipek órajeleinek exponenciális emelkedése kialudt. A chipgyártók válaszul a többmagos feldolgozásra váltottak, ahol sok kis processzor párhuzamosan fut a munkák gyorsabb elvégzése érdekében, de az órajel azóta többé-kevésbé stagnál.

Most azonban a kutatók bemutatták egy olyan technológia alapjait, amely a mai chipeknél egymilliószor nagyobb órajelet tesz lehetővé. A megközelítés a lézerek használatán alapul az ultragyors burst kiváltásáras villamos energiát, és a valaha volt leggyorsabb logikai kapu létrehozására használták – ez az összes számítógép alapvető építőköve.

Az úgynevezett „fényhullám-elektronika” azon a tényen alapul, hogy lehetséges lézerfényt használni az elektronok gerjesztésére vezető anyagokban. A kutatók már bebizonyították, hogy az ultragyors lézerimpulzusok femtoszekundumos időskálán – a másodperc milliomod részeként – képesek áramkitöréseket generálni.

Megfoghatatlanabbnak bizonyult, hogy bármi hasznosat csináljunk velük, de a papír be Természet, A kutatók elméleti tanulmányok és kísérleti munka kombinációját alkalmazták annak érdekében, hogy kidolgozzák a jelenséget az információfeldolgozásra.

Amikor a csapat ultragyors lézerével két aranyelektróda közé felfűzött grafénhuzalra lőtt, az két különböző típusú áramot termelt. A fény által gerjesztett elektronok egy része a fény kikapcsolása után is egy adott irányba mozog, míg mások were átmeneti és wecsak mozgásban van, miközben a fény wafiú. A kutatók azt találták, hogy lézerimpulzusaik alakjának megváltoztatásával szabályozni tudják a keletkezett áram típusát, ami akkor logikai kapujuk alapjául szolgáltak.

A logikai kapuk úgy működnek, hogy két bemenetet – 1-et vagy 0-t – feldolgoznak, és egyetlen kimenetet biztosítanak. A pontos feldolgozási szabályok az azokat megvalósító logikai kapu típusától függenek, de például egy ÉS kapu csak akkor ad ki 1-et, ha mindkét bemenete 1, egyébként pedig 0-t.

A kutatók új sémája szerint két szinkronizált lézert használnak tranziens vagy állandó áramok lökéseinek létrehozására, amelyek a logikai kapu bemeneteiként működnek. Ezek az áramok összeadhatják vagy kiolthatják egymást, hogy 1-es vagy 0-nak megfelelő kimenetet biztosítsanak.

A lézerimpulzusok extrém sebessége miatt pedig a kapott kapu petahertzes sebességgel képes működni, ami egymilliószor nagyobb, mint a mai leggyorsabb számítógépes chipek által kezelhető gigahertzes sebesség.

Nyilvánvaló, hogy a beállítás sokkal nagyobb és bonyolultabb, mint a hagyományos logikai kapukhoz használt tranzisztorok egyszerű elrendezése, és a gyakorlati chipek előállításához szükséges méretekre zsugorítása óriási feladat lesz.

Ám bár a petahertz számítástechnika egyhamar nem lesz a sarkon, az új kutatás azt sugallja, hogy a fényhullámú elektronika ígéretes és erőteljes új felfedezési út lehet a jövő számára. számítástechnika.

A kép forrása: Rochesteri Egyetem / Michael Osadciw

Időbélyeg:

Még több Singularity Hub