Optické pamäťové čipy pre rýchlejšie počítače sú tu

ZDROJ | C. Rios / Oxford University

Kedysi futurológovia predpovedali, že 5. generácia počítačov, ktorá mala prísť po ére mikroprocesorov, bude založená na optických prenosoch, aj spracovaní dát. Zatiaľ sa tak nestalo a sme svedkami skôr vytvárania rôznych paralelných architektúr a viacjadrových procesorov.

To ale neznamená, že koncepcia fotonických (svetelných) počítačov je slepou uličkou. Svetlo v optovodoch sa totiž pohybuje podstatne rýchlejšie ako elektróny v štruktúrach polovodičov a optické štruktúry budú zrejme tiež príspevkom k zníženiu energetických nárokov počítačov.

Pozrite siVedci zo Stanfordu urobili krok k fotonickým počítačom

Vedci zo Stanford University vlani vyvinuli riešenie, ktoré sa chová ako optický router a výskumníci japonskej spoločnosti NTT už v roku 2012 prezentovali prototyp optickej pamäte RAM (o-RAM).

Vývoj však ide ďalej. Vedecký tím v spolupráci s Karlsruhe Institute of Technology (KIT) a univerzitami v Münsteri, Oxforde a Exeteri prezentoval v časopise Nature Photonics dosiahnutie významného pokroku. Vedcom sa podarilo vyrobiť celooptickú nevolatilnú pamäť na čipe. Takáto pamäť si zachováva informáciu nezávisle na napájaní elektrickým prúdom a v tomto prípade aj bez potreby pôsobenia svetla. Založená je na materiáli s fázovou zmenou – Ge2Sb2Te5 (GST), ktorý pôsobením svetelných impulzov prechádza z amorfného do kryštalického stavu a naopak. Ide teda v podstate o opakovateľne programovateľnú permanentnú pamäť PROM.

Zmena z kryštalického stavu na amorfný (ukladanie dát) a z amorfného na kryštalický (vymazanie dát) je iniciovaná ultrakrátkymi svetelnými impulzmi. Slabé svetelné impulzy sú zas použité na čítanie dát.

Pozrite siNTT nás posúva k optickým počítačom. Zatiaľ len o krôčik

Keďže pri zmene medzi amorfným a kryštalickým usporiadaním atómov sa menia optické vlastnosti materiálu, táto skutočnosť je použiteľná na uchovanie informácie. Informácia v pamäti zostane podľa KIT aj bez napájania rádovo desiatky rokov. Ďalšou výhodou je, že do pamäťovej bunky o rozmeroch 1 nm, je možné zapísať niekoľko bitov informácie a tiež to, že fotonická pamäť dokáže zapisovať dáta s frekvenciou rádovo GHz.

Permanentné celooptické pamäťové čipy môžu výrazne zvýšiť výkonnosť budúcich počítačov a znížiť spotrebu energie. Spolu s komplexne optickými spojmi by tiež mohli znížiť latenciu. A keďže nebude potrebné využívať energeticky náročnú konverziu optických signálov na elektrické a naopak, dôjde aj k zníženiu spotreby energie v počítačoch, čo oceníme hlavne pri mobilných riešeniach.

ZdrojKarlsruhe Institute of Technology

Komentáre k článku