Godine 1965. Gordon Moore, suosnivač Intela, predložio je Mooreov zakon, predviđajući da bi gustoća tranzistora na čipovima udvostručila svakih 18 do 24 mjeseca.Međutim, nakon desetljeća razvoja, elektronski čipovi zasnovani na silicijum približavaju se fizičkim teorijskim granicama njihovih mogućnosti.
Pojava fotonskih čipova smatra se ključnim načinom prekida ograničenja Moore-ovog zakona.
Nedavno, tim je vodio vanredni profesor Wang Cheng iz Gradskog univerziteta u Hongu Kongu, u saradnji sa istraživačima sa Kineskog univerziteta u Hong Kongu, razvio je mikrotalasni fotonski čip koristeći litijum niobate kao platformu.Ovaj procesi čipa brže signalizira i troši manje energije, koristeći optiku za ultra-brza analogna elektronička obrada i računanje.
Istraživanje je objavljeno u "Prirodi" 29. februara.Izvještava se da su integrirani litijumski niobatni mikrotalasni fotonski čipovi ne samo 1000 puta brži od tradicionalnih elektroničkih procesora, već imaju i super široku propusnost za obradu i izuzetno visoku računalnu preciznost, uz nižu potrošnju energije.
Koncept fotonskih čipova više nije nepoznat, a nove tehnologije u području fotonskih čipova često se pojavljuju.Na primjer, u prosincu 2022., tim koji je predvodio profesor Zou Weiwen iz Ministarstva elektronskog inženjerstva u Elektroničkoj informatičkoj i elektrotehniku Shanghai Jiao Tonk univerziteta predložio je inovativnu ideju koja se presijecaju fotoniku sa računarskom naukom.Razvili su novu vrstu fotoničkog čipa za obradu tenzora koji mogu u stanju operacije velike brzine za tenzor.Rezultati su objavljeni u "Prirodnoj" pod naslovom "Obrada tenzorske struje visokog reda zasnovana na integriranim fotonskim čipovima".
Nadalje, kineski istraživači dali su značajne proboj u fotonskim integriranim krugovima, fotonskim tranzistorima i optičkom računanju.Ova dostignuća ne samo da demonstriraju kinesku snagu u tehnologiji fotoničke čipove, već i značajno doprinose razvoju globalne fotonske industrije čipa.
U proteklom desetljeću, fotonska tehnologija postala je žarište za sljedeću generaciju informatičke tehnologije, umjetne inteligencije, pametnih vozila i zdravstvene zaštite.Takođe se smatra jednom ključnim tehnologijama za održavanje vodeće pozicije na međunarodnom tržištu povezanim zemljama.
Jednostavno rečeno, fotonički čip je čip koji koristi optičke signale za prikupljanje podataka, prijenos, računanje, skladištenje i prikaz.Fotolinski čipovi su vrlo traženi nakon trenutne ere uglavnom zbog dvije prednosti: performanse i proizvodnju.
Prednost 1: visoka brzina računanja, male potrošnje energije i niske kašnjenje
U odnosu na tradicionalne elektroničke čipove, fotonski čipovi imaju mnogo prednosti, uglavnom u pogledu velike brzine i male potrošnje energije.Optički signali prenose brzinu svjetlosti, uvelike povećavaju brzinu;U idealnom slučaju, fotonski čipovi izračunavaju otprilike 1000 puta brže od elektroničkih čipova.Fotoničko računanje troši manje energije, s potrošnjom energije optičkog računanja da će biti niža kao 10 ^ -18 joules po bit (10 ^ -18 j / bit).Uz istu potrošnju energije, fotonski uređaji su stotine puta brži od elektroničkih uređaja.
Uz to, svjetlost ima prirodnu sposobnost za paralelna obrada i zrela tehnologija divizije valne duljine, uvelike poboljšavajući kapacitet obrade podataka, skladištenja i propusnosti fotonskih čipova.Frekvencija, talasna dužina, stanje polarizacije i faza lakih talasa mogu predstavljati različite podatke, a lagani staze se ne miješaju međusobno kada prelaze.Ove karakteristike čine fotone spremne na paralelno računanje, dobro se uklapaju sa umjetnim neuronskim mrežama, gdje većina procesa računarstva uključuje "MATRIX množenje".
Sveukupno, fotonski čips sadrže visoku računarsku brzinu, malu potrošnju energije i nisku kašnjenje i manje su osjetljivi na promjene temperature, elektromagnetske polje i buke.
Prednost 2: Niži zahtjevi za proizvodnju
Za razliku od integriranih krugova, fotonički čipovi imaju relativno niže zahtjeve za proizvodnju.Najviši tehničke barijere leže u epitaksijskom dizajnu i proizvodnji.Tehnološka staza svjetlosti ima prednosti poput velike brzine, male potrošnje energije i anti-crosstalk, omogućujući joj zamijeniti mnoge funkcije elektronike.
Sui jun, predsjednik kineske Xintong mikroelektronske tehnologije (Peking) Co., Ltd., nakon što je rečeno, "Fotonični čipovi ne trebaju koristiti izuzetno vrhunsku litografiju litografiju poput ekstremnih ultraljubičastih litografije potrebnih za elektroničke čipove. Možemoproizvesti ih koristeći relativno zreli domaće materijale i opremu. "
Što se tiče da li će fotonski čipovi zamijeniti elektronske čipove, važno je razumjeti trenutne uska grla s kojima se suočavaju s elektronskim čipovima.
Prvi izazov za elektroničke čipove je ograničenje Moorova zakona.U posljednjih skoro 50 godina gustoća tranzistora mogla bi se udvostručiti svakih 18-20 mjeseci, ali sa fizičkog stanovišta, veličina atoma je blizu 0,3 nanometara.Kada se poluvodički proces dosegne 3 nanometara, vrlo je blizu fizičke granice, što ga čini gotovo nemogućim da se nastavi udvostručiti svakih 18-20 mjeseci.