Калифорнийские физики создали первый в мире сложный микропроцессор, который для передачи и обработки данных использует одновременно и пучки света, и электрические импульсы, что в тысячи раз ускорит вычислительные системы в ближайшем будущем, говорится в статье в журнале Nature. Разработкой гибридного двухъядерного процессора занималась группа исследователей под руководством Владимира Стояновича из университета штата Калифорния в Беркли. Микрочип включает в себя более 70 млн. транзисторов и выполняет трансфер информации при помощи 850 фотонных каналов.

Микрочип построен на основе архитектуры RISC-V, разработанной в Беркли в 2010 г. Программисты уже адаптировали к ней операционные системы FreeBSD и Linux, создали компиляторы и другие инструменты для разработки программного обеспечения. «Главным плюсом от использования света является то, что один и тот же объем энергии позволяет вам передать информацию на расстояние в сантиметры, метры и километры. Если вы используете электричество для этих целей, то уже через метр вам потребуется усилитель для регенерации сигнала, и это резко повышает аппетиты устройства», — заявил один из разработчиков свето-электронного микрочипа Чен Сан.

Объединение света и электронов в одном «флаконе», как рассказывают исследователи, стало возможным благодаря созданию особых световодов на базе соединения германия и кремния, которые можно «печатать» внутри чипа по тем же правилам и методам, которые используются для изготовления обычных микросхем. Использование световодов вместо обычных металлических дорожек позволяет достичь двух вещей — резко снизить потери энергии на транспортировку информации от процессора к памяти и обратно, а также достичь довольно внушительных для электронных систем 2,5 Гбит/с на каждый световой канал передачи данных.

Производством прототипов занималась компания GlobalFoundries. Несмотря на устаревший технологический процесс, учёные говорят о значимости данного достижения. Однако, как обычно бывает в таких университетских работах, гарантии на распространение полученных результатов в реальные сферы применения никто не даёт, и предстоит проделать немало дополнительной работы, чтобы это стало возможным.

Ученые утверждают, что совершенствование технологии и замена большей части шин данных внутри микрочипов позволит еще сильнее снизить токи утечки и сократить энергопотребление. Уже сейчас, ожидая успех и бурное развитие технологии, авторы статьи создали два стартапа, SiFive и Ayar Labs, которые будут заниматься коммерциализацией проекта и продвижением подобных гибридных процессоров в дата-центрах, где львиная доля расходов электроэнергии приходится на передачу информации.

Версия для печати (без изображений)