上圖：Ayar實驗室的光電芯片可以通過光來移動數據，但可以通過電子方式進行計算。

一個新創立的公司近期研發的光電芯片在提高計算速度的同時，將數據中心的能耗降低了50%。隨着新型光電芯片的誕生以及與頂級硅晶片製造商建立新的合作關係，麻省理工學院孵化的Ayar實驗室意欲提高計算速度並減少能源消耗。

在麻省理工學院和其他地方多年研究的支持下，Ayar開發了一種通過光來移動數據的芯片，但在運算方面則依靠電子的方式。這種獨特的設計把快速、高效的光通信技術——利用光波傳輸數據的組件——整合進了傳統的計算機芯片中，從而取代了效率較低的銅線。

這種芯片在芯片之間傳輸數據方面可以減少大約95%的能源消耗，並使其相對於銅芯片的通信設備的帶寬增加了10倍。

實驗室創始人之一的Wright-Gladstein說：“這是一個令人興奮的應用，也是第一個真正需要這項技術的地方。”

去年12月，該公司與全球頂尖的硅晶片製造商GlobalFoundries簽署了一項協議，預計在下一年把其第一款名爲“Brilliant”的光學輸入輸出系統推向市場。

計算機芯片在具有不同功能的芯片（如邏輯芯片和存儲芯片）之間發送數據。但是，基於銅芯片的通信，芯片不能發送和接收足夠的數據來充分應用它們日益增長的處理能力。這就產生了一種“瓶頸”，使得芯片在發送和接收數據時面臨着很長的等待時間。一個解決方案是利用光。光導線可以利用光的不同波長來傳輸多個數據，而每根銅線則只能傳輸一個信號。因此，光學芯片可以利用更少的空間傳輸更多的信息。此外，光子學產生的餘熱很少。通過銅線的數據會產生大量的廢熱，這對單個芯片的效率造成了傷害

於是研究人員專注於一種新的微型光學元件，包括光檢測器、光調製器、波導和光學過濾器，它們可以在不同波長上對數據進行編碼，然後傳輸和解碼。這些芯片是在GlobalFoundries製造工廠生產的，包含850個光學組件和7000萬個晶體管。

解決芯片輸入輸出的問題僅僅是個開始。Wright-Gladstein說，讓Ayar感到興奮的是，這項新技術對光學領域所具有的意義。例如，光學傳感器可被用於自動駕駛或半自動車輛和昂貴的醫療設備上。降低製造成本，同時增加光電芯片的計算能力，可以使這些技術更便宜，更容易獲得。

“我們一開始只是想解決傳統硅芯片的瓶頸問題，但最終我們對這項技術的很多地方感到驚喜。這將改變光學的可用性，以及世界如何利用光學，這超出了我們現在所能預測的範圍。”

編譯：Coke 審稿：西莫 編輯：張夢

來源： https://scitechdaily.com/optoelectronic-chips-reduce-energy-usage-increase-speed/