美大學(xué)研發(fā)首個雙核光處理器原型 比Intel快50倍

數(shù)據(jù)中心消耗大量的能源，并產(chǎn)生大量的碳排放。如果能在同一芯片上集成電子電路和光學(xué)處理器就能節(jié)省數(shù)據(jù)中心消耗的能源。

實現(xiàn)光纖連接一直是芯片設(shè)計師的夢想，但多年以來他們一直受挫。現(xiàn)在，自然雜志上提供了一個有前途的和實用的方法。一組來自麻省理工學(xué)院，加州大學(xué)伯克利分校和科羅拉多大學(xué)的研究人員研發(fā)出的電子光學(xué)微處理器，集成了70億個晶體管，850只光學(xué)元件，使用光學(xué)纖維在發(fā)射器、處理器芯片和存儲器芯片之間發(fā)送數(shù)據(jù)。在演示時，它運行了一個圖形程序來顯示和操作3D圖像，即通過內(nèi)部光纖從存儲器獲取運行指令任務(wù)。

光纖連接可以比消耗相同功率的電子處理器連接更快地傳遞更多的數(shù)據(jù)。研究人員提供的原型中的數(shù)據(jù)傳輸速率大概在300千兆比特每秒每平方毫米，研究人員稱這大約是電子微處理器10到50倍的速度。 加州大學(xué)伯克利分校的研究員Chen Sun表示帶寬提升可以節(jié)省數(shù)據(jù)中心大量的能源。他估計數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器使用的能源有20%到30%都花在處理器，內(nèi)存和網(wǎng)卡之間數(shù)據(jù)的傳輸。據(jù)自然資源保護委員會的分析，美國的數(shù)據(jù)中心到2020年每年都會消耗1400億千瓦小時的電力，產(chǎn)生100萬噸的碳排放，耗資130億美元。

光纖連接之前被廣泛用于遠距離通信，所以把它們放入服務(wù)器和芯片存在一定的困難。光學(xué)組件的制造很昂貴，需要專用的工藝和材料也很棘手，集成到現(xiàn)有的半導(dǎo)體生產(chǎn)線也不太可能。

把光學(xué)元件和電子處理器放在同一芯片上很有難度。研究人員現(xiàn)在只能合成非常簡單的光學(xué)部件電路，但即使這樣，成本也還是很高。Chen Sun和他的同事希望能通過在現(xiàn)有的半導(dǎo)體設(shè)備制造他們的設(shè)備，以降低成本。制造合適的集成芯片還需要付出更多的努力。

加州圣地亞哥大學(xué)的電氣工程師Shayan Mookherjea表示使用傳統(tǒng)的硅晶片在芯片上實現(xiàn)內(nèi)存和處理器之間的光纖連接，是了不起的技術(shù)成就。 他也正在開發(fā)用于數(shù)據(jù)中心的光纖連接，但他指出，這種方式需要蝕刻掉硅背襯，否則工作中的芯片可能會泄露光纖。這個做起來非常棘手。

Sun 是樂觀的。今年五月，他還創(chuàng)辦了一家公司以商業(yè)化自己的設(shè)計理念。伯克利的Ayar實驗室正在開發(fā)針對數(shù)據(jù)中心的產(chǎn)品，預(yù)計將在兩年將產(chǎn)品推向市場。