Noong 1965, si Gordon Moore, co-founder ng Intel, iminungkahi ang batas ni Moore, na hinuhulaan na ang density ng mga transistor sa chips ay doble tuwing 18 hanggang 24 na buwan.Gayunpaman, pagkatapos ng mga dekada ng pag-unlad, ang mga electronic chips na batay sa silikon ay papalapit sa mga pisikal na teoretikal na mga limitasyon ng kanilang mga kakayahan.
Ang paglitaw ng mga photonic chips ay nakikita bilang isang pangunahing paraan upang masira ang mga limitasyon ng batas ni Moore.
Kamakailan lamang, ang isang koponan na pinamumunuan ni Associate Propesor Wang Cheng ng City University of Hong Kong, sa pakikipagtulungan sa mga mananaliksik mula sa Chinese University of Hong Kong, ay nakabuo ng isang microwave photonic chip gamit ang lithium niobate bilang isang platform.Ang chip na ito ay nagpoproseso ng mga senyas nang mas mabilis at kumonsumo ng mas kaunting enerhiya, gamit ang mga optika para sa ultra-mabilis na analog electronic signal processing at computation.
Ang pananaliksik ay nai -publish sa "Kalikasan" noong Pebrero 29.Naiulat na ang integrated lithium niobate microwave photonic chips ay hindi lamang 1000 beses na mas mabilis kaysa sa tradisyonal na mga electronic processors ngunit mayroon ding sobrang malawak na pagproseso ng bandwidth at sobrang mataas na katumpakan ng computational, na may mas mababang pagkonsumo ng enerhiya.
Ang konsepto ng mga photonic chips ay hindi na pamilyar, at ang mga bagong teknolohiya sa larangan ng photonic chips ay madalas na umuusbong.Halimbawa, noong Disyembre 2022, isang koponan na pinamumunuan ni Propesor Zou Weiwen mula sa Kagawaran ng Electronic Engineering sa School of Electronic Information at Electrical Engineering ng Shanghai Jiao Tong University ay nagmungkahi ng isang makabagong ideya na ang mga intersect photonics na may computational science.Bumuo sila ng isang bagong uri ng photonic tensor processing chip na may kakayahang high-speed tensor convolution operations.Ang mga resulta ay nai-publish sa "Kalikasan" sa ilalim ng pamagat na "high-order tensor stream processing batay sa integrated photonic chips.
Bukod dito, ang mga mananaliksik ng Tsino ay gumawa ng mga makabuluhang breakthrough sa mga photonic integrated circuit, photonic transistors, at optical computing.Ang mga nakamit na ito ay hindi lamang nagpapakita ng lakas ng China sa teknolohiya ng photonic chip ngunit gumawa din ng isang makabuluhang kontribusyon sa pagbuo ng pandaigdigang industriya ng photonic chip.
Sa nakaraang dekada, ang teknolohiya ng photonic ay naging isang focal point para sa susunod na henerasyon ng teknolohiya ng impormasyon, artipisyal na katalinuhan, matalinong sasakyan, at pangangalaga sa kalusugan.Itinuturing din na isa sa mga pangunahing teknolohiya para sa pagpapanatili ng isang nangungunang posisyon sa internasyonal na merkado ng mga kaugnay na bansa.
Maglagay lamang, ang isang photonic chip ay isang chip na gumagamit ng mga optical signal para sa pagkuha ng data, paghahatid, pagkalkula, imbakan, at pagpapakita.Ang mga photonic chips ay lubos na hinahangad sa kasalukuyang panahon higit sa lahat dahil sa dalawang pakinabang: pagganap at pagmamanupaktura.
Kalamangan 1: Mataas na bilis ng computing, mababang pagkonsumo ng kuryente, at mababang latency
Kumpara sa tradisyonal na elektronikong chips, ang mga photonic chips ay may maraming mga pakinabang, pangunahin sa mga tuntunin ng mataas na bilis at mababang pagkonsumo ng kuryente.Ang mga optical signal ay nagpapadala sa bilis ng ilaw, lubos na pagtaas ng bilis;Sa isip, ang mga photonic chips ay nagkukuwenta ng humigit -kumulang na 1000 beses nang mas mabilis kaysa sa mga electronic chips.Ang Photonic computing ay kumonsumo ng mas kaunting enerhiya, na may pagkonsumo ng kuryente ng optical computing na inaasahan na mas mababa sa 10^-18 joules bawat bit (10^-18 j/bit).Sa parehong pagkonsumo ng kuryente, ang mga aparato ng photonic ay daan -daang beses nang mas mabilis kaysa sa mga elektronikong aparato.
Bilang karagdagan, ang Light ay may likas na kakayahan para sa kahanay na pagproseso at mature na haba ng haba ng haba ng haba ng haba ng haba ng haba ng haba ng haba ng haba ng haba ng haba ng haba ng haba ng haba ng haba ng haba ng haba ng haba ng pag -iimbak, at bandwidth ng mga photonic chips.Ang dalas, haba ng haba, estado ng polariseysyon, at yugto ng mga light waves ay maaaring kumatawan ng iba't ibang data, at ang mga ilaw na landas ay hindi makagambala sa bawat isa kapag tumatawid.Ang mga katangiang ito ay gumagawa ng mga photon na may kasanayan sa kahanay na computing, na angkop sa mga artipisyal na neural network, kung saan ang karamihan sa proseso ng computing ay nagsasangkot ng "pagpaparami ng matrix."
Sa pangkalahatan, ang mga photonic chips ay nagtatampok ng mataas na bilis ng computing, mababang pagkonsumo ng kuryente, at mababang latency, at hindi gaanong madaling kapitan ng mga pagbabago sa temperatura, mga electromagnetic field, at ingay.
Kalamangan 2: mas mababang mga kinakailangan sa pagmamanupaktura
Hindi tulad ng integrated circuit chips, ang mga photonic chips ay medyo mas mababang mga kinakailangan sa pagmamanupaktura.Ang pinakamataas na teknikal na hadlang ay namamalagi sa disenyo ng epitaxial at pagmamanupaktura.Ang teknolohikal na ruta ng ilaw ay may mga pakinabang tulad ng mataas na bilis, mababang pagkonsumo ng enerhiya, at anti-crosstalk, na pinapayagan itong palitan ang maraming mga pag-andar ng elektronika.
Si Sui Jun, pangulo ng Xintong Microelectronics Technology (Beijing) Co, Ltd.Gumawa ng mga ito gamit ang medyo may sapat na gulang na mga materyales at kagamitan. "
Tungkol sa kung ang mga photonic chips ay papalitan ng mga electronic chips, mahalagang maunawaan ang kasalukuyang mga bottlenecks na nakaharap sa mga electronic chips.
Ang unang hamon para sa mga electronic chips ay ang limitasyon ng batas ni Moore.Sa nakalipas na halos 50 taon, ang density ng mga transistor ay maaaring doble tuwing 18-20 buwan, ngunit mula sa isang pisikal na paninindigan, ang laki ng isang atom ay malapit sa 0.3 nanometer.Kapag ang proseso ng semiconductor ay umabot sa 3 nanometer, napakalapit sa pisikal na limitasyon, ginagawa itong halos imposible na magpatuloy sa pagdodoble tuwing 18-20 buwan.