IBM показала прототип оптического процессора

Представители компании IBM сообщили о значительном продвижении на пути замены электрических сигналов оптической связью. Их новый сверхпроизводительный фотодетектор может быть встроен в будущие кремниевые чипы.

Микроснимок массива нанофотонных фотодекторов на кремниевой микросхеме (иллюстрация IBM).

Устройство, которое сами создатели называют "нанофотонным лавинным фотоприёмником" (nanophotonic avalanche photodetector), – ключевой компонент будущих оптических процессоров. Уже сейчас этот потоковый фотодетектор по величине полосы пропускания в 340 ГГц почти вдвое превосходит недавний опытный образец от университета Калифорнии в Дэвисе (UC Davis).

В кремниево-германиевом чипе IBM используются возможности так называемого лавинного эффекта, в интерпретации учёных выглядящего так: входящий импульс света изначально освобождает несколько носителей заряда, которые в свою очередь вывобождают другие, и так вплоть до умножения первоначального сигнала во много раз.

"Нанофотонный лавинный фотоприёмник" (цветами показаны материалы) – одно из самых быстрых и экономичных устройств своего рода: оно может получать оптические информационные сигналы на скорости 40 Гигабит в секунду, одновременно усиливая их вдесятеро. Также чипу требуется намного меньшее напряжение – 1,5 вольта против 20-30, нужных большинству сходных устройств.
(b) – интенсивность входного луча; (с) – напряжённость электрического поля, вызывающего лавинный эффект; (d) и (e) – микроснимки германиевых лавинных фотодиодов – главных частей приёмника (иллюстрация Nature).

Лавинный эффект происходит в масштабе нескольких десятков нанометров, позволяя, как говорят представители компании, снижать уровень шума на 50-70% в сравнении с другими прототипами подобных детекторов.

"Момент создания такого фотодетектора можно сравнить с разработкой в прошлом гибридных лазеров или кремниевых модуляторов. Если все эти технологии совместить в одном устройстве, мы получим пока несуществующий совершенно новый класс цифровых машин", — говорят представители IBM в пресс-релизе.

Статья, описывающая устройство, опубликована в Nature.

Membrana.ru