DARPA создали электроно-фотонный интегрированный микрочип

Недавно группа ученых под эгидой Агентства оборонных перспективных разработок (DARPA) построила инновационный микропроцессор, который сочетает в себе все лучшие свойства фотонов и электронов в едином чипе. Результат получился довольно впечатляющим — это компактная гибридная микротехнология, поражающая сложностью и в то же время гармоничностью своей архитектуры. Иными словами, она обладает всеми необходимыми свойствами, присущими микропроцессору нового поколения. Чтобы подчеркнуть сообразительность и целеустремленность инженеров, которым удалось создать состоящий из десятков миллионов электронов и фотонных компонентов микрочип, DARPA разработали специальный дизайнерский путеводитель по его архитектуре.

Чип получил название «Фотонный Оптимизированный Встроенный Микропроцессор» (POEM).

Главная особенность POEM-чипа заключается в том, что он посылает электрические сигналы по всей архитектуре посредством инновационной интегрированной фотонной технологии, способной обеспечить максимально быструю взаимную коммуникацию частей микрочипа. Примечательно, что инженерам удалось достичь высокой скорости передачи данных не только внутри самого микропроцессора, но и при передаче сигналов на другие компоненты системы. В сумме все это дает крайне высокую пропускную способность при минимальных затратах энергии. Для обеспечения таких высоких характеристик POEM-программа использует мультиплексирование по длине волны (WDM), которое отвечает за бесперебойное сообщение элементов друг с другом. В данный момент все мировое научное сообщество с надеждой смотрит на WDM как на технологию, которая ляжет в основу обеспечения коммуникации на микропроцессорах будущего.

Все это может стать серьезным прорывом для всей индустрии микропроцессоров: например, Министерство обороны США уже обратило внимание на новую технологию и планирует задействовать ее для своих сверхмощных компьютеров. Известно, что сейчас характеристики оборонных вычислительных машин далеки от желаемых, и именно POEM может стать универсальным решением этой проблемы.

Однако на пути полноценной реализации POEM стоит несколько препятствий. Дело в том, что в данный момент на рынке уже присутствуют аналоги технологии со схожими параметрами. Это КМОП- и DRAM-структуры, которые тоже функционируют на основе фотонных связей, тоже могут похвастаться крайне высокой пропускной способностью и совместимостью, при этом потребляя сравнительно небольшое количество энергии, что достигается за счет практически полного отсутствия энергопотерь. Кроме того, эти системы уже тесно интегрированы с существующими электронными драйверами и в целом более пригодны для использования.

Однако это не значит, что POEM не получит распространения. В конечном итоге, главная цель проекта — продемонстрировать миру фотонную технологию, способную интегрироваться с любым встроенным микропроцессором и обеспечить бесперебойную, высокоскоростную и энергоэффективную передачу данных как внутри составляющих частей самого микропроцессора, так и между остальными компонентами потенциальных систем.

Уже сейчас становится очевидно, что, скорее всего, POEM-системы найдут свое применение в военной отрасли, ведь именно для военных платформ важна максимальная компактность, пропускная способность данных и надежность.

Не стоит забывать и о том, что POEM сейчас находится в незавершенной стадии. Вполне возможно, что конечная версия системы вытеснит с рынка своих ближайших конкурентов: КМОП- и DRAM-структуры.