Создан выделяющий свет кремний, который положит начало новому поколению чипов

Создан выделяющий свет кремний, который положит начало новому поколению чипов

Планы по миниатюризации чипов в последние годы сталкиваются со множеством препятствий, среди которых и ограниченные возможности кремния. В то время как оптические связи позволяют повышать плотность и скорость процессоров, решая проблему тепла и энергии, сам кремний плохо справляется с генерированием света. По крайней мере, так было раньше.

Исследователи технологического университета в Эйндховене, Нидерланды, разработали сплав кремния, который может выделять свет. Прорыв был осуществлен при помощи смеси кремния и германия в шестигранной структуре.

Ученые пытались добиться этого результата последние 50 лет, а сам шестигранный кремний был создан еще в 2015 году. Однако до сих пор исследователи не могли добиться выделения света, так как материал содержал дефекты и примеси.

Несмотря на достижение, ученым еще предстоит создать лазер, прежде чем технология найдет применение в чипах. Первый лазер должны создать до конца 2020 года, но впоследствии потребуется пройти множество стадий оптимизации процесса, чтобы его можно было применять в потребительской электронике.  

Видео от Shazoo

Подписаться

43 Комментария

  • Redgi666
    Комментарий скрыт. Показать

    ну вот теперь консоли точно в 16к и 240фпс будут работать и за 299$

    9
  • Smartme
    Комментарий скрыт. Показать

    Когда нечего делать на карантине)
    Что там дальше будет? Дум на Фитнес Трекерах ?)))

    3
  • underwaterwriter
    Комментарий скрыт. Показать

    А можно ссылку на оригинал? И пояснение при чем тут свет?

    6
    • pokemon
      Комментарий скрыт. Показать

      @underwaterwriter, Все что светится геймерское, а значит чип геймерский... все просто :)

      33
    • CohenCohen
      Комментарий скрыт. Показать

      @underwaterwriter, во втором абзаце ссылка

      Свет – чтобы использовать его вместо тока.

      2
    • MAX207
      Комментарий скрыт. Показать

      @underwaterwriter, Передача за счёт фотонов, (фотоника) использование другого принципа передачи информации, высокий КПД, нет выделения тепла практически, выгоднее чем медные линии...
      Самое главное отличие от электронов, фотоны не испытывают сопротивления...это прям революция, это уже не прогресс...это скачок.
      Итог:
      - Поскольку они не имеют массы или заряда, они будут меньше рассеиваться в материале, через который проходят, и, следовательно, тепло не вырабатывается.
      - Потребление энергии будет уменьшено
      - Фотоны быстрее и не имеют задержек

      Это так краткий базис
      P.S. Мощности современных процессоров с пассивным охлаждением...самый большой профит будет для мобильной техники, ноутбуки и телефоны не будут ограничены напряжением и TDP.
      Но это пока проект и внедрение всего этого будет не скоро.

      4
    • PunkRoy
      Комментарий скрыт. Показать

      @MAX207, В смысле нет выделения тепла ? Закон сохранения энергии никто не отменял . Будет экономичней ? Возможно но не намного.

      0
    • underwaterwriter
      Комментарий скрыт. Показать

      @Cohen, @MAX207, спасибо

      1
    • Комментарий скрыт. Показать

      @MAX207, "Фотоны быстрее и не имеют задержек" - быстрее чем что?
      Ток, или электромагнитная волна двигается с той же скоростью. А задержки происходят при переходных процессах (в тех же логических вентилях). Нам ведь всё равно придется преобразовывать свет в электрический сигнал (например, я не представляю ПЗУ работающее не фотонах).
      Ну а так любой прогресс это хорошо, вот только на революцию я бы не рассчитывал.

      0
    • MAX207
      Комментарий скрыт. Показать

      @PunkRoy, @PunkRoy,
      Ты даже не понял про чё речь да ? Ничего не надо переводить, ток движется по меди, фотоны по световому потоку...что быстрее света ? Вы совсем что ли ??
      Фотоника по сути является аналогом электроники, использующим вместо электронов кванты электромагнитного поля — фотоны. То есть, она занимается фотонными технологиями обработки сигналов, что связано с существенно меньшими энергопотерями, а значит имеет бо́льшую возможность миниатюризации.
      Фотоника это...передача по оптике...энергии и сигнала.
      Фотон не имеет массы и заряда.
      Ты может попробуешь сначала оригинал статьи почитать ?)

      «Суть в природе так называемой запрещенной зоны полупроводника», - говорит ведущий исследователь Эрик Баккерс из TU / e. «Если электрон« падает »из зоны проводимости в валентную зону, полупроводник излучает фотон: свет». Но если зона проводимости и валентная зона смещены относительно друг друга, что называется непрямой запрещенной зоной, фотоны не могут испускаться, как в случае с кремнием.

      Команде Bakkers удалось повысить качество гексагональных кремний-германиевых оболочек за счет уменьшения количества примесей и кристаллических дефектов. При возбуждении нанопроволоки лазером, они могли измерить эффективность нового материала. Ален Дейкстра, также поделился первым автором статьи и отвечает за измерение излучения света: «Наши эксперименты показали, что материал имеет правильную структуру и что он не имеет дефектов. Он излучает свет очень эффективно ».

      «К настоящему времени мы реализовали оптические свойства, которые почти сопоставимы с фосфием индия и арсенидом галлия, и качество материалов резко улучшается. Если все пойдет гладко, мы сможем создать лазер на основе кремния в 2020 году. Это позволит обеспечить тесную интеграцию оптических функций в доминирующей электронной платформе, что откроет перспективы для оптической связи на кристалле и доступных химических датчиков на основе спектроскопии. »

      Тем временем его команда также исследует, как интегрировать гексагональный кремний в микроэлектронику кубического кремния, что является важной предпосылкой для этой работы. Этот исследовательский проект был профинансирован проектом ЕС SiLAS, координируемым профессором университета Йос Хаверкорт.

      0
    • PunkRoy
      Комментарий скрыт. Показать

      @MAX207, 1) Фотон несет в себе энергию которая превратится в тепло когда столкнется с любой частицей.
      2) У фотона нет сопротивления только в вакууме. И если что основное тепловыделения процессора происходит при смене затвора транзистора(чем он меньше тем меньше нужно энергии на переключения),а не при передачи.
      3)Фотонам тоже нужно будет как то реализовать булевую логику, так что потери энергии будут неизбежны, например при логическом 0 все электроны просто останавливаются , а фотоны буду лететь в затвор и нагревать его, так что не факт что они лучше.
      P.S. Про то что нет выделения тепла посмотри видео как лазером режут метал, а еще лучше коснись пальцем светодиода лампочки, много узнаешь о том как "практически не выделяет тепло"))

      0
    • MAX207
      Комментарий скрыт. Показать

      @PunkRoy, Вот это ты щас развалил инженеров и учёных...всегда весело смотреть как диванные эксперты придумывают факты не читая исходники ))
      Ага а проводка греется из за магии ? А сопротивления материалов при прохождении тока не существует ?

      0
    • PunkRoy
      Комментарий скрыт. Показать

      @MAX207, Вот когда ученые смогут нарушить базовые законы термодинамики тогда и поговорим, а так пустой треп. Свет тоже имеет сопротивление если он конечно не в вакууме.

      0
    • MAX207
      Комментарий скрыт. Показать

      @PunkRoy, После слов что нагрев идёт только от переключения транзистора понял что ты балабол диванный и воспринимать твои слова не надо ))
      Фотоника и меняет привычные законы которые используют в электронике...это ты передачу квантов сравнил с лампочкой и светодиодом...
      По ржал спасибо

      0
    • PunkRoy
      Комментарий скрыт. Показать

      @MAX207, Я понял что ты даже читать не умеешь так что спорить нет смысла. Я написал: "в ОСНОВНОМ потери при переключениях" И если что в оригинальной статье написано что они придумали фотонный аналог шины данных , а не транзистора.

      0
    • MAX207
      Комментарий скрыт. Показать

      @PunkRoy, В основном потери ВСЕГДА из за сопротивления, из за которого и нагрев...

      0
    • PunkRoy
      Комментарий скрыт. Показать

      @MAX207, 1) Что такое по вашему сопротивление ?
      2) Тогда почему все так яростно пытаются уменьшить проводники и транзисторы ведь чем меньше сечения проводника тем больше сопротивление и нагрев.

      0
    • MAX207
      Комментарий скрыт. Показать

      @PunkRoy, Сопротивление не у меня а физике, свойство материала препятствовать прохождению через него электрического тока...
      Что ты несешь ? Сопротивление зависит от удельного сопротивление вещества проводника, длинны проводника и площади...сопротивление при уменьшении площади падает.
      Меньше транзисторы, больше транзисторов на чипе, выше производительность.

      Особыми свойствами, отличающими их как от металлов, так и от изоляторов, обладают полупроводники. При низких температурах их электрическое сопротивление весьма велико и в этих условиях они проявляют свойства изоляторов. Однако при нагревании или при освещении электрическая проводимость полупроводников резко возрастает и может достигать величин, сравнимых с проводимостью металлов.

      Явление же уменьшения электрического сопротивления полупроводника под действием света называется внутренним фотоэффектом, а основанные на этом явлении приборы — фотосопротивлениями.

      Ты не понял что транзистор будет оптическим ? Не ужели не понятно причём тут фотоника...

      Ученые-физики из Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики (ИТМО), Физического института РАН им. П.Н.Лебедева и Санкт-Петербургского академического университета продемонстрировали возможность создания еще одного типа оптического аналога одного из самых распространенных электронных приборов - транзистора. Поскольку транзисторы являются фундаментальными компонентами цифровых электронных схем, новый оптический транзистор, состоящий из одной кремниевой наночастицы, может стать базой, на основе которой будут созданы оптические процессоры, отличающиеся сверхвысокой производительностью, малыми габаритами и небольшим количеством энергии, потребляемой ими во время работы.

      Но вот проблема, кремний не умел излучать свет...

      А ты думал электрический ток как к транзистору попадал по воздуху ? и все эти ветки меди и металла не греются ?? не имеют сопротивления ?

      Соединение транзисторов представляет собой многоуровневую разводку. Если взглянуть в микроскоп, на кристалле можно заметить множество металлических проводников и помещенных между ними атомов кремния или его современных заменителей.

      И ещё раз ты диванный эксперт который даже не понял о чём статья, но начал что-то доказывать, позорище !

      3
    • PunkRoy
      Комментарий скрыт. Показать

      @MAX207,1)Не позорься формула сопротивления проводника : R=(p*l)/s где p-удельное сопротивление l-длинна s- площадь сечения. Больше площадь меньше сопротивление, а не наоборот.
      2) Я это слышу уже 15 лет, но пока ни один фотонный транзистор не дотянул по скорости и энергоэффективности даже до первых МОП транзисторов.
      3) Открой статью и прочитай:"This would enable a tight integration of optical functionality in the dominant electronics platform, which would break open prospects for on-chip optical communication and affordable chemical sensors based on spectroscopy." Они всего лишь придумали дешевый и мелкий фотодатчик и хотят попробовать создать шину данных между чипами. Что то вроде чиплета только на лазерах.

      0
    • MAX207
      Комментарий скрыт. Показать

      @PunkRoy, R=(2 * 3)/4<(2 * 2)/3 збс у тебя математика....1.5 < 1.3, ой а длинна же тоже уменьшается...как же так вышло то ?
      Ага 15 лет он слышит, когда первые появились в 2015 году
      Извини а ты кто ? Пустослов ? Балабол ? Извини конечно но ты можешь трындеть сколько угодно, но я уже понял что ты просто трындишь что бы не быть как все...и только в этом причина диалога.

      Ты даже слезаешь с темы где ты показал своё скудоумие.

      1
    • PunkRoy
      Комментарий скрыт. Показать

      @MAX207,Стрелки не переводи. Ты сказал что чем больше площадь тем больше сопротивление , я привел формулу что опровергает этот абсурд. Первые чипы появились еще в 2003 (EnLight). Сменилось куча технологий , а оптические чипы как были днищем так и остались.
      Что еще скажешь по поводу статьи ?

      0
    • MAX207
      Комментарий скрыт. Показать

      @PunkRoy, Возможность создания появилась только в 2015 году, её продемонстрировал питерский институт.
      Мосты соединительные уменьшаются и в длину и по площади...
      С тобой и говорить не о чем ты уже съезжаешь, сначала даже не знал о чём речь и про сопротивление начал лечить при оптическом транзисторе...
      Да ты не такая как все...я уже понял

      0
    • PunkRoy
      Комментарий скрыт. Показать

      @MAX207, Именно,я в отличии от большинства разбираюсь в схемотехнике и прекрасно понимаю как все работает и почему оптические процессоры вздор. Если ты не в курсе свет это электромагнитная волна и на нее тоже действует сопротивления среды точно также как и на электрон хоть и в некоторых средах меньше. И у нее есть такое свойство как преломление из за этого соотношения сигнал-шум у света в сравнении с обычным проводом очень низкое, а например в атмосфере или в оптоволокне свет еще и медленней чем электрическое поле.
      P.S. Лучше не спорь на темы в которых ничего не понимаешь, хотя бы пока не закончишь профильный ВУЗ. Я все сказал.

      0
    • MAX207
      Комментарий скрыт. Показать

      @PunkRoy, Ещё раз я понял что ты не такая как все, какие знания...ты только что понял что оптический транзистор...и что весь твой предыдущий поток сознания бред.
      Тебе до этого пояснили уже, что даст и какой профит и в чём...но ты то институт закончил по этому чё там учёные и их материалы, ты то уже всё знаешь и принцип реализации их транзистора, да ? Как нет ?
      Тогда просто закрой свой рот, "образование", ты лишь показал что ты школьный курс даже не особо знаешь...я всё сказал уже тебе давно...

      0
    • Комментарий скрыт. Показать

      @MAX207, это все плюсы. Минусы же тоже наверняка есть

      0
    • MAX207
      Комментарий скрыт. Показать

      @jsv, Есть, главный это нет технологии вообще в принципе для создания рабочих устройств. А значит и нет вариаций что может быть не так, но перспектива колоссальная и это нужно развивать.

      0
  • skripoziks
    Комментарий скрыт. Показать

    Это что получается, если из этого сделать процессор то он будет уже со встроенной подсветкой, и не нужно будет заморачиваться с LED подсветкой? Круто.

    3
  • Fortuna
    Комментарий скрыт. Показать

    3
  • ABsurDdeMaraZm
    Комментарий скрыт. Показать

    когда ни будь по вай фай процессы научаться раздавать. Стационарный в отдельно блоке. Взял передал на комп, взял на смартфон. не че е греется, все рады довольны.

    2
  • DarckNEZ
    Комментарий скрыт. Показать

    слюшьай зячем так сложна - можно же использовать заместо светодиодной лампочки, точнА-точнА за ними будущее: осветительные панели ...

    1
  • olgerd
    Комментарий скрыт. Показать

    по заголовку новости кажется что речь о фотоэлементе, и сведущий в физике человек удивится, вспомнив, что кремниевые фотоэлементы давно существуют. но читая текст становится ясно, что речь тут скорее о лазере.

    1
  • artman
    Комментарий скрыт. Показать

    Можно будет делать "РГБ подсветку" даже в процессе обработки информации чипом :)

    1
  • MAX207
    Комментарий скрыт. Показать

    Чтобы использовать свет в чипах, вам понадобится источник света; интегрированный лазер. Основным полупроводниковым материалом, из которого сделаны компьютерные чипы, является кремний. Но объемный кремний крайне неэффективен в излучении света, и поэтому долгое время считалось, что он не играет никакой роли в фотонике. Таким образом, ученые обратились к более сложным полупроводникам, таким как арсенид галлия и фосфид индия. Они хорошо излучают свет, но стоят дороже, чем кремний, и их трудно интегрировать в существующие кремниевые микрочипы.

    Чтобы создать кремний-совместимый лазер, ученым необходимо было создать форму кремния, которая может излучать свет. Именно в этом и преуспели исследователи из Технологического университета Эйндховена (TU / e). Вместе с исследователями из университетов Йены, Линца и Мюнхена они объединили кремний и германий в гексагональную структуру, способную излучать свет. Прорыв после 50 лет работы.

    «Суть в природе так называемой запрещенной зоны полупроводника», - говорит ведущий исследователь Эрик Баккерс из TU / e. «Если электрон« падает »из зоны проводимости в валентную зону, полупроводник излучает фотон: свет». Но если зона проводимости и валентная зона смещены относительно друг друга, что называется непрямой запрещенной зоной, фотоны не могут испускаться, как в случае с кремнием. «Однако 50-летняя теория показала, что кремний, легированный германием, имеющий форму гексагональной структуры , имеет прямую запрещенную зону и, следовательно, потенциально может излучать свет»

    Команде Bakkers удалось повысить качество гексагональных кремний-германиевых оболочек за счет уменьшения количества примесей и кристаллических дефектов. При возбуждении нанопроволоки лазером, они могли измерить эффективность нового материала. Ален Дейкстра, также поделился первым автором статьи и отвечает за измерение излучения света: «Наши эксперименты показали, что материал имеет правильную структуру и что он не имеет дефектов. Он излучает свет очень эффективно »

    1
Войдите на сайт чтобы оставлять комментарии.