科技信息——文章详细 香港挂牌正版彩图
 服务中心  我的原文索取  帮助
 
  您现在的位置是:
  文章详细信息  
光子芯片将成为电子行业的未来
[[作者(Email):不详] [发布时间:2016-11-30] [类型:转载] [来源:中国科技网] [关键字:光子芯片;晶体管;电子设备;光基技术] ] [点击:895] [评论:0] [录入: ]
内容简介
  在过去四十年里,“摩尔定律”一直推动着电子行业的发展,与其说是定律,不如说它是公理或推测。“摩尔定律”是指每两年,电子设备的速度和性能会提升一倍。实际上,每年科技公司都会推出更新、更快、更智能、更好的电子产品。
  摩尔定律是由英特尔(Intel)创始人之一戈登摩尔(Gordon Moore)提出来的,其内容是,“每隔24个月芯片上晶体管的数目就会增加一倍,”晶体管,微型电流开关,是电子产品中的最基本单元。它们的尺寸越来越小,速度也变得越来越快,而且消耗的电力更少。
  在技术领域,21世纪最重要的问题之一是:香港马会资料大全到底能制造多小的晶体管?如果它们有一个尺寸的极限,那么在这个点上,香港马会资料大全可能就没法持续制造出更小,更强,更有效率的设备了。这是一个仅在美国就能达到2000亿美元收入的行业。它会停止增长吗?
  接近极限
  目前,像英特尔这样的公司,正在生产14纳米的晶体管(仅比DNA分子宽14倍)。它们是由硅制成的,硅是我们这个星球上第二丰富的材料。硅原子的尺寸约为0.2纳米。
  今天的晶体管大约70个硅原子的宽度,我们正在接近我们可以制造的晶体管尺寸的极限
  目前,晶体管使用电子信号——依赖电子的移动来工作。但如果我们能够利用光(由光子组成而不是电子),我们就能让晶体管的速度更快。我们的工作,寻找方法将现有芯片与光基技术整合,是我们努力的一部分。
  用光处理信息
  一个晶体管有三个部分,举个例子,把它们当作数码相机的组成部分。首先,信息进入透镜,相当于晶体管的源头。然后,它通过通道从摄像传感器传送到相机内的电线。最后,信息存储在相机的存储卡上,被称为晶体管的“漏极”,这里是信息的终点。
  现在,所有这一切都是通过电子的移动才发生的。如果将光作为替代媒介,我们就需要移动光子而不是电子。亚原子粒子,如电子和光子在运动中都有波动,即使它们朝着一个方向运动,也会出现上下震动。每一个波的长度取决于光子或电子传播通过的介质。
  在硅中,光子最有效的波长是1.3微米。这是非常小的,一个人的头发只有100微米左右。但是硅中的电子尺寸更小——比光子的波长小50-100倍。
  这意味着光子设备比我们现在使用的电子设备要大的多。因此,看起来好像要我们制造更大的晶体管,而不是更小的。
  但是,我们可以从两个方面入手,让芯片的尺寸保持不变,处理能力提高;保持同样性能的同时,缩小芯片的尺寸,或者两者共存。一方面,光子芯片只需要几个光源,产生光子,然后通过微小的透镜和反射镜就能让光子到达芯片上,从而驱动芯片工作。
  另一方面,光的速度比电子快的多。在一个芯片上,平均来说,光子的速度是电子的20倍。这意味着计算机的运行速度快20倍,如果按照目前技术的发展速度,这样的速度提升需要花15年的时间。
  最近几年,科学家们已经证实了光子芯片的进展。一个关键的挑战是,确保新的光子芯片可以与所有现有的电子芯片一起工作。如果我们可以做到这一点,或者仅仅使用光基技术晶体管来提高电子晶体管的性能,我们也可以看到显著的性能提升。
  我们什么时候才能用上光基技术的笔记本电脑或智能手机?
  在首个消费设备上市之前,我们还有许多工作要做,技术进步需要时间。首个真空三级管诞生于1907年,尺寸是1到6英尺(平均10毫米)高。现在类型的晶体管(目前尺寸达到14纳米左右)发明于1947年,它的尺寸是40微米长(比现在的晶体管长3000倍)。1971年首个商业微处理器刚刚问世时,比我们现在的微处理器大1000倍。
  电子行业中大量的研究工作和重大发展,所有这一切在光子行业中才刚刚开始。因此,目前的电子设备可以执行比光子设备更加复杂的任务。但是,随着研究的深入,光的能力将赶上并最终超越电子的速度。无论这一切要经历多长时间,光子学的未来都是光明的。 (张薇/编译)
相关信息
发表评论   返回

版权声明 | 关于我们 | 联系方式 | 读者反馈 | 问题解答 | 相关链接 | 网站地图
地址:北京市海淀区复兴路15号 邮编:100038 办公电话:010-58882033 办公传真:010-58882590
服务电话:010-58882060 服务传真:010-58882347

中国科学技术信息研究所 版权所有 香港正版挂牌之全篇 京ICP备10027328号