Физики из МФТИ нашли решение проблемы перегрева активных плазменных компонентов, необходимых для передачи данных в оптоэлектронных микропроцессорах будущего. Благодаря новым разработкам процессоры будут работать в десятки раз быстрее современных.
©Wikipedia
Исследование опубликовано в журнале ACS Photonics. Скорость работы современных компьютеров с большим количеством ядер определяется в основном скоростью обмена данными между ядрами. В настоящее время электрические медные межсоединения в микропроцессорах не позволяют наращивать производительность процессоров из-за ограниченной пропускной способности.
Ведущие компании полупроводниковой индустрии, такие как IBM, Oracle, Intel, HP, единственным решением этой проблемы считают переход от электроники к фотонике. Замена электронов на фотоны позволит передавать большие объемы данных между ядрами процессора практически мгновенно и масштабировать их производительность пропорционально количеству ядер. Однако из-за дифракции фотонные компоненты нельзя так же легко уменьшать, как электронные.
Как отмечает РИА «Новости», эту проблему ученые решают переходом от объемных электромагнитных волн к плазмон-поляритонам – электромагнитным волнам, способным распространяться вдоль поверхности металлов. Однако, как протекание тока через резистор вызывает выделение тепла, так и фотонные компоненты разогреваются при прохождении поверхностной электромагнитной волны. Это приводит к неработоспособности процессора.
Сотрудники лаборатории нанооптики и плазмоники МФТИ Дмитрий Федянин и Андрей Вишневый нашли способ решения этой проблемы. Согласно их выводам, если оптоэлектронный чип с активными плазмонными волноводами разместить в воздухе, то его температура повысится на несколько сотен градусов Цельсия, что приведет к неработоспособности устройства. Многослойные термоинтерфейсы нано- и микрометровой толщины в сочетании с простыми системами охлаждения способны уменьшить температуру чипа с нескольких сотен до приблизительно 10 градусов Цельсия.
