本报讯 IBM的科学家在电脑芯片通信技术上取得了重大进展,其以微硅片电路中的光脉冲取代铜线中的电子信号,在芯片间进行了信息交换。这不仅可大幅提高芯片的通信速度,还能显著降低能耗。相关报告发表在3月出版的《自然》杂志上。

      这一名为“纳米光子雪崩光电探测器”的设备,由目前被用于微处理芯片制造中的硅和锗材料制成,着力探索了锗中的“雪崩效应”。仿若陡峭山脉上的雪崩一般,光脉冲最初仅释放一些电荷载子(charge carrier),然而随着电荷载子“越滚越多”,最初的信号也将被扩充数倍。但由于“卷裹速度”较慢,传统的雪崩光电探测器并不能检测到快速的光信号。

      IBM研制的新设备每秒可检测到40吉比特的光信号,并可同时使其扩充10倍。此外,其只需1.5伏电压便可维持正常运行,比之前仪器所需的电伏数缩小了近20倍,这将大大降低仪器的能耗。同时,IBM的雪崩光电探测器还能探测到微弱的光脉冲,其噪音与传统雪崩光电探测器相比可降低50%至70%。

      光通信是以光波为载波的通信,其可利用激光产生的光粒子束对信息进行编码。该技术使用了纤细的光纤而非厚重的电缆,却能以更高的速度传递更多的信息数据。事实上,并非只有IBM在开发高速、低耗的光电部件。多家公司、大学都在研制以硅为主要材料的光电部件,以期提高芯片的性能,并致力于缩小光通信部件的尺寸,以使这一技术能集成在微处理器中。业内人士表示,未来10年,光通信技术将引领下一波计算技术的发展方向,成为各主要机构和客户所使用的主流计算技术。

      科研人员表示,IBM的雪崩光电探测器是同类仪器里最快的,能效极高,对电子设备的未来发展具有相当重要的意义。这一发明使得芯片上的光学互联离现实又近了一步。随着光通信嵌入芯片处理器之中,构建高能效超级计算机系统的梦想或不再遥不可及。(张巍巍)

来源：科技日报