Германиевый лазер – новый шаг к оптическим вычислениям // 15 Марта 2013

Исследователи из Массачусетского технологического института продемонстрировали в работе первый в мире лазер, где в качестве рабочего тела используется германий. Новый лазер работает при комнатной температуре и представляет собой важный шаг в развитии так называемых «оптических вычислений». В отличие от традиционных лазеров, например, на основе арсенида галлия, которые приходится изготавливать отдельно и затем интегрировать с традиционной кремниевой электроникой, новый германиевый лазер можно создавать непосредственно на микросхемах с минимальными изменениями в уже существующих технологических процессах.

По мере того как современные процессоры становятся все быстрее и сложнее, все ближе перед конструкторами компьютеров возникает коммуникационный барьер – медные проводники между полупроводниковыми элементами уже не способны передавать весь требуемый объем информации за нужное время. Кроме того, для передачи огромных объемов данных по меди нужно немало энергии, а это накладывает серьезные ограничения на конструкцию чипов, и так вынужденных рассеивать слишком много теплоты. Альтернативой медным проводникам могла бы стать передача информации по оптическим каналам, но до сих пор не существовало способа установить в микросхеме множество лазеров и фотоэлементов. Германиевый лазер, который показала в действии группа ученых под руководством профессора Лайонела Кимерлинга (Lionel Kimerling), может стать базовым элементов нового канала передачи данных внутри микросхем – такие лазеры можно изготавливать на кремниевой подложке вместе с другими стандартными элементами – транзисторами, диодами, конденсаторами, резисторами и др.

Само собой, серийный выпуск микросхем с оптическими шинами данных на базе германиевых лазеров пока невозможен. По мнению создателей нового лазера, чтобы довести технологию до массового производства, понадобится несколько лет. Тем не менее, германиевый лазер открывает реальную возможность для эффективного использования оптических каналов обмена данными внутри полупроводниковой микроэлектроники. Кроме использования встроенных германиевых лазеров для передачи данных внутри микросхем, авторы надеются в какой-то момент создать полноценные логические элементы. Компьютер из таких элементов сможет выполнять вычисления буквально со скоростью света. Как бы то ни было, полностью оптические логические схемы остаются уделом далекого будущего.

Подробнее о создании первого работающего германиевого лазера можно прочитать на сайте Wired и на сайте ScienceDaily.