تراشه‌ نوری ۱۰۰ گیگاهرتزی چین رکورد سرعت را شکست

دانشمندان دانشگاه پکینگ چین با همکاری یک تیم بین‌المللی، تراشه‌ نوری پیشرفته با سرعت کلاک 100 گیگاهرتز طراحی کرده‌اند، در حالی که تراشه‌های الکترونیکی متداول، حداکثر سرعتی در حدود 6 گیگاهرتز دارند.

به گزارش تک‌ناک، واحد پردازش مرکزی (CPU) بخش حیاتی بسیاری از دستگاه‌های دیجیتال، از گوشی‌های هوشمند گرفته تا چت‌بات‌های مبتنی بر هوش مصنوعی (AI) است. این پردازنده‌ها برای اجرای وظایف خود از سیگنال‌های کلاک داخلی استفاده می‌کنند، که سرعت آنها برحسب گیگاهرتز (GHz) سنجیده می‌شود. هرچه این مقدار بیشتر باشد، پردازنده توان پردازشی بالاتری خواهد داشت.

چانگ لین، استادیار مؤسسه فناوری اطلاعات و ارتباطات دانشگاه پکینگ، توضیح می‌دهد که تراشه‌های معمولی برای تولید سیگنال‌های کلاک از نوسان‌سازهای الکترونیکی استفاده می‌کنند، اما این روش مصرف انرژی بالایی دارد، گرمای زیادی تولید می‌کند و محدودیت‌هایی در افزایش سرعت دارد.

پژوهشگران برای حل این چالش، از نور به‌ عنوان یک مدیوم پردازشی بهره برده‌اند. از آنجا که نور سریع‌تر از جریان الکتریکی حرکت می‌کند، فوتون‌هایی که سیگنال‌های کلاک را تولید می‌نمایند، قادر هستند اطلاعات را با سرعتی بسیار بیشتر پردازش کنند. آنها با طراحی یک مسیر حلقوی روی این تراشه نوری، زمان گردش نور را در این مسیر به‌ عنوان مرجع اندازه‌گیری قرار دادند. از آنجا که فوتون‌ها با سرعت نور حرکت می‌کنند، هر گردش تنها چند میلیاردیم ثانیه طول می‌کشد و همین ویژگی امکان دستیابی به سرعت کلاک فوق‌العاده بالا را فراهم کرده است.

در پردازنده‌های معمولی، هماهنگی میان اجزای مختلف در یک سرعت کلاک ثابت انجام می‌شود. این محدودیت در برخی کاربردها نیاز به طراحی‌های اختصاصی دارد که هزینه تولید را افزایش می‌دهد. اما پژوهشگران با توسعه یک «میکروکامب روی تراشه» موفق شده‌اند سیگنال‌هایی با فرکانس‌های متنوع ایجاد نمایند، که می‌توانند به‌ عنوان مرجع برای اجزای مختلف سیستم عمل کنند.

تراشه‌ نوری 100 گیگاهرتزی را می‌توان در مقیاس انبوه و با هزینه پایین تولید کرد. به گفته پژوهشگران، این فناوری امکان ساخت هزاران تراشه روی یک ویفر 8 اینچی (20 سانتی‌متری) را فراهم می‌کند، که می‌تواند به‌سرعت وارد بازار شود.

یکی از مهم‌ترین کاربردهای این تراشه، بهبود ارتباطات موبایلی در شبکه‌های 5G و 6G است. این فناوری می‌تواند سرعت شبکه را افزایش دهد، بدون آنکه نیاز به ارتقای سخت‌افزار گوشی‌های هوشمند باشد. همچنین استفاده از این تراشه‌ها در ایستگاه‌های مخابراتی، هزینه تجهیزات را کاهش می‌دهد و مصرف انرژی را بهینه‌تر می‌کند.