"당신은 빛을 믿습니까?" 칩 애호가가 당신 에게이 질문을한다면, 그가 갑자기 울트라 맨 팬이 아니라는 것은 아닙니다. 그는 "빛"이 칩 세계를 자극하기 시작했다는 것을 알기 시작했습니다.
2023 년 노벨 물리학상은 "비대칭 조명 펄스 기술"에 수여되었으며 "빛을 사용하여 계산하는 방법"은 업계와 학계에서 중요한 주제가되었습니다. 자연스럽게 빠르면 인공 지능 시대에 놀라운 속도로 지능 세계의 "인프라"의 업그레이드를 완료 할 수 있습니까?
광자는 전자에서 인수합니다
보다 전통적인 전자 칩과 비교할 때 광자 칩은 광자의 특성을 사용하여 계산하는 새로운 유형의 칩입니다.
본질적으로, 칩은 반도체 재료의 물리적 특성에 의존하여 정보를 전달하는 미세한 입자를 조작하지만 다른 유형의 칩은 다른 입자 담체를 사용합니다. China Innovation Star의 창립 파트너 인 Lei MI는“광자 칩은 광자를 사용하여 정보를 생성, 처리, 전송 및 표시합니다.
전자와 비교할 때 광자의 장점은 분명합니다. 정보 전송에 대한 응답 시간이 매우 빠릅니다. 3-4 전자, 강력한 저장, 컴퓨팅 및 병렬 상호 연결 기능 및 초경량 에너지 소비량보다 큰 정보 용량이 더 높습니다. 이러한 장점이 정보 산업에 어떤 의미가 있는지 자체적으로 자체적으로 의미합니다.
이제 인공 지능 시대의 출현으로 컴퓨팅 전력에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 그러나 전자 칩의 개발은 물리적, 경제적 비용의 한계에 도달했으며 "무어 법칙의 실패"는 끊임없이 들었습니다.
전자 칩은 실리콘을 기반으로하며, 실리콘 원자의 직경은 약 0. 22 나노 미터입니다. 공정이 7 나노 미터 미만으로 감소되면 전자 칩은 전기 서지 및 전자 분해 문제에 매우 취약하여 전자를 완벽하게 제어하기가 어렵습니다. 2023 년에 등장한 대형 모델의 물결에서 전통적인 전자 칩의 단점이 분명해졌습니다.
Photonics Chips Herald 새로운 새벽. 그들은 전자 칩에서 전력 소비 및 메모리 액세스의 극복 할 수없는 문제를 해결할뿐만 아니라 수많은 혁신적인 응용 시나리오를 야기 할 것을 약속합니다. 이에 따라 광 경로는 전기 회로를 대체하고 레이저 소스는 전원 공급 장치를 대신합니다 ... 광전 전환이 필요하지 않으면 기존의 물리적 한계를 우회하고 칩의 계산 병목 현상을 뚫을 수 있습니다. 현재이 분야의 경쟁은 이미 국내 및 국제적으로 최고 연구 기관들 사이에서 시작되었습니다.
올해 4 월, Tsinghua University의 연구팀은 세계에서 분산 된 폭 똑똑한 광학 컴퓨팅 아키텍처를 개척했습니다. 그들은 기존 지능형 칩보다 2 ~ 3 배 높은 에너지 효율을 갖는 고급 AI 작업을 위해 광 칩 -- "Taiji"를 설계했으며, 대규모 장면의 지능형 분석 및 대규모 모델의 추론과 같은 작업에 대한 컴퓨팅 전력 지원을 제공 할 수 있습니다.
5 월, 중국 과학 아카데미의 상하이 마이크로 시스템 및 정보 기술 연구소의 연구팀은 리튬 탄탈 레이트 이종 통합 웨이퍼를 개발했으며, 이는 처음으로 고성능 및 대량 생산 광 칩을 만드는 데 사용되었습니다.
광자 칩이 실제로 멀지 않습니까?
빛을 길들이는 방법?
미래를 기대하는 것 외에도 광자 칩이 어떻게 작동하는지 더 많이 생각해 봅시다.
전자 칩은 전자 트랜지스터와 전도성 구리선으로 구성됩니다. 광 칩은 광 트랜지스터와 빛을 전도하는 도파관으로 구성됩니다. 도파관은 친숙한 광섬유와 같은 광 전파의 매체입니다.
그들의 기능에 따르면, 광 칩은 레이저 칩과 탐지기 칩의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 레이저 칩은 반도체 재료로 주입 전류의 전기 에너지를 사용하여 전기와 빛의 변환을 실현해야합니다. 검출기 칩은 광전 효과를 통해 광학 신호를 식별하여 전기 신호로 변환합니다.
광 출력을 제어하는 방법? 이상적으로는 빛으로 구동되고 제어되는 완전 광 트랜지스터입니다. 그러나 기술은 아직 성숙하지 않습니다. 순수한 광자 칩은 여전히 개념적 단계에 있으며, 광 칩의 기본 구성 요소는 여전히 구동을 위해 빛과 전기를 제어하기 위해 전기 광신 하이브리드 장치입니다. Tsinghua University는 광전자 조절을 기반으로 올해 8 월 Taiji II Chip을 출시하여 GPU의 필요없이 광학 신경망의 온라인 교육을 달성했습니다.
전기 광학 하이브리드 장치의 통합을 통해 광학 신호와 전기 신호 사이의 전체 변조, 전송 및 복조 프로세스가 단일 기판에 통합됩니다. 이것은 칩에서 고속 데이터 처리를위한 기초를 형성합니다. 광파의 파장 크기 이점 덕분에, 광자 칩은 100 나노 미터의 작은 파장을 갖는 성숙한 공정을 사용하여 제조 될 수 있으므로 이러한 칩의 완전한 국내 생산을 가능하게합니다.
광자 칩은 어디에서 사용됩니까?
내가 말했듯이, 광 칩은 전자 칩의 컴퓨팅 파워 병목 현상을 뚫을 가능성이 있습니다. 또한 어떤 다른 영역을 사용할 수 있습니까?
빛의 속도가 우주에서 가장 빠른 속도라는 것은 잘 알려져 있습니다. 빛의 고속 변속기 특성을 활용하는 것은 광 칩으로 가장 먼저 떠오르는 것은 초고속 데이터 전송입니다. "광섬유 네트워크 + 광자 칩"은 새로운 고속 통신 시대를 나타냅니다. 또한, 광 칩의 간섭 저항은 또한 광자 레이더가 현실이 될 수있게한다.
다른 분야에서 광 칩을 적용하는 것도 유망합니다. 예를 들어, 생체 의학에서 광학 칩은 광학 영상화 및 분광 분석에 사용될 수있어 세포, 조직 및 약물의 빠른 검출 및 분석을 가능하게합니다. 환경 모니터링에서는 광자 칩을 가스 센서 및 오염 모니터링에 적용하여 실시간 모니터링 및 환경 품질 평가를보다 효율적으로 평가할 수 있습니다.
광학 컴퓨팅 칩은 실험실에서 벗어나기 시작했으며 과학자들은 일련의 엔지니어링 노력 후에는 상업적 광자 칩이 가능한 빨리 안정적인 방식으로 생산 될 수 있기를 희망하고 있습니다. 이는 산업에서 광 칩 비용을 널리 받아 들일 수 있음을 의미합니다.
