Procesor, ki s pomnilnikom komunicira optično

Nature - Podatki se v računalništvu trenutno prenašajo na dva načina. Sorazmerno visoke hitrosti med komponentami dosegamo z bakrenimi povezavami, po katerih potujejo elektroni. To je preizkušen, delujoč in doslej tudi edini možen način, ki pa ni najhitrejši in predvsem ni varčen. Ne porabi namreč malo energije, ki se v končni fazi vedno pretvori v toploto, prav tako pa hitrosti z naraščajočo razdaljo hitro padajo. Na drugi strani imamo optične povezave med kontinenti, po katerih podatki v obliki svetlobe z minimalnimi izgubami s svetlobno hitrostjo potujejo stotine kilometrov. Raziskovalci z MIT-a, Berkeleyja in iz IBM-a so sedaj pokazali, kako lahko pristopa združimo. Z drugimi besedami: izdelali so delujoč čip, ki za komunikacijo uporablja optične povezave, o čemer poročajo v najnovejši številki Nature.

Rešiti so morali problem, zaradi katerega današnji čipi ne morejo delovati na svetlobo. Silicij, iz katerega so čipi narejeni, sicer lahko uporabljamo z delo s svetlobo, a so potrebni postopki popolnoma nezdružljivi s tehnologijo za proizvodnjo tiskanih vezij. Zaradi tega se danes uporabljata dve vrsti čipov: procesorski čip z elektronskimi povezavami z okolici in poseben čip za pretvorbo električnih v optične signale in nazaj. Najnovejši čip pa sam zmore oboje.

Izdelali so dvojedrni procesor na arhitekturi RISC-V, ki ima 70 milijonov tranzistorjev in 850 fotonskih komponent. Procesor in pomnilniški čip imata tri priključke za svetlobni tok - vir iz laserja, ki deluje pri valovni dolžini 1180 nm, za katero je silicij prepusten, priključek za sprejem podatkov in priključek za pošiljanje. Procesor za zdaj deluje s hitrostjo 31 MHz, kar se ne sliši ravno veliko, a s pomnilnikom v celoti komunicira prek optičnih vlaken (in to s hitrostjo 2,5 Gb/s). Uporabili so ga tako za izpis stavka Hello World kakor tudi za izris čajnika! V prihodnosti se nam obetajo še bistveno hitrejši čipi, ki bodo uporabljali svetlobo.