Medzinárodný tím vedcov pod vedením výskumníkov z Pekinskej univerzity navrhol prelomový „vše-optický“ čip, ktorý na synchronizáciu rýchlosti procesorov využíva svetlo. Táto technológia môže dosiahnuť takty až 100 GHz, čo predstavuje dramatický skok v porovnaní s konvenčnými elektronickými čipmi, ktoré sa bežne pohybujú v rozmedzí 2 – 3 GHz, pričom ich maximum je okolo 6 GHz, upozorňuje South China Morning Post.

Vyriešili známy problém

Ústredným prvkom každého výpočtového zariadenia je procesor – od smartfónov až po výkonné AI modely. Procesory pracujú na princípe vnútorného hodinového signálu, ktorý synchronizuje výpočtové operácie. Tento signál, meraný v gigahertzoch (GHz), určuje rýchlosť spracovania údajov. Vyšší takt znamená vyšší výpočtový výkon, a práve v tomto smere optické čipy prekonávajú tradičné riešenia.

Konvenčné čipy používajú na generovanie hodinových signálov elektronické oscilátory. Tieto však majú viacero obmedzení – vysokú spotrebu energie, nadmerné zahrievanie a technologickú bariéru pri zvyšovaní taktu. Riešením týchto problémov je využitie svetla na prenos a spracovanie informácií. Fotóny sa pohybujú rýchlejšie než elektróny, čo znamená, že optický čip môže spracovávať údaje s oveľa vyššou frekvenciou. Vedci na čipe vytvorili kruhový vlnovod pripomínajúci pretekársku dráhu, kde svetlo obieha a každé jedno kolo slúži ako časový štandard.

Keďže fotóny sa pohybujú rýchlosťou svetla, každé obehnutie trvá iba niekoľko miliardtín sekundy. Týmto spôsobom je možné dosiahnuť mimoriadne vysoké taktovacie frekvencie a zabezpečiť extrémne presnú synchronizáciu výpočtových operácií, dodáva Interesting Engineering.

Potenciál je ohromný

Tradičné čipy fungujú na jednej pevnej taktovacej frekvencii, čo môže spôsobovať problémy pri aplikáciách, ktoré vyžadujú rôzne rýchlosti synchronizácie. Čínski vedci preto vyvinuli tzv. „mikrokombinovaný oscilátor na čipe“, ktorý dokáže generovať signály s jednou frekvenciou, ale aj širokopásmové referenčné signály pre rôzne elektronické komponenty.

The China playbook comes to the global semiconductor industry: “China’s aggressive expansion in older semiconductors, particularly silicon carbide (SiC) wafers and mature chips, is driving down prices and causing a “China shock” in the chip industry. Chinese suppliers, backed by… pic.twitter.com/jOEUDhJGy7

— Rajeev Mantri (@RMantri) March 2, 2025

Tento prístup umožňuje vyššiu flexibilitu a znižuje náklady na výrobu výpočtových systémov. Na 20 cm kremíkovej doštičke môžu výskumníci vyrobiť tisíce takýchto čipov, čo znamená, že technológia je pripravená na rýchlu integráciu do bežných zariadení.

Nový optický čip má široké spektrum aplikácií. Môže poháňať mobilné siete 5G a budúce 6G, pričom by nebolo potrebné meniť hardvér mobilných telefónov pri prechode na rýchlejšie sieťové štandardy. Zároveň by jeho integrácia do základňových staníc znížila náklady na infraštruktúru a spotrebu energie.

Ďalším kľúčovým využitím je oblasť umelej inteligencie, kde by vysoká výpočtová rýchlosť umožnila efektívnejšie spracovanie údajov pri nižšej spotrebe energie. Autonómne riadenie by mohlo profitovať z vyššej presnosti a rýchlejšej odozvy systému, čo by zlepšilo bezpečnosť autonómnych vozidiel.

Čítajte viac z kategórie: Novinky