Um microprocessador que emprega circuitos ópticos e elétricos e se comunica com outros chips usando a luz no lugar da eletricidade foi descrito na última edição da revista Nature. O importante é que uma pesquisa informa sobre os processos de fabricação ao utilizar os chips integrados no processo de produção de chips de silício. Dessa forma, sendo potencialmente um primeiro passo para a chegada de chips mais rápidos e eficientes que nossos computadores, smartfones e dispositivos eletrônicos.
Desde a demonstração do primeiro microprocessador em operação, apenas podemos conhecer chips mais pequenos e baratos. Mas agora existe realmente uma grande corrida em termos de velocidade de processamento da informação. As conexões tradicionais perdem muita energia e dessa forma reduzem a velocidade das comunicações.
Por que utilizar a luz?
O transporte de dados através de pequenas conexões elétricas está limitado pela largura da banda e da densidade energética. Por essa razão temos essa corrida para encontrar o chip com melhor rendimento. Além de também aprimorar os sistemas de computação modernos e os smartfones e datas centers mais grandes do mundo.
Estas limitações podem ser superadas empregando comunicações ópticas baseadas em sistemas fotônicos do tamanho de um chip habilitado nanofotônicos feitos de silício. O problema é que combinar comunicações elétricas e fotônicas cria vários problemas devido aos conflitos de fabricação dos microchips entre a eletrônica e a fotônica. Em consequência disso, os chips eletrônicos fotônicos atuais se limitam a processos de fabricação e incluem apenas uns poucos dispostos ópticos junto com circuitos demasiadamente simples.
O desenvolvimento de um processo que combine eletrônica e fotônica
Um grupo de pesquisadores apresentaram um enfoque totalmente compatível com os processos de produção comercial da microelectrônica contemporânea. Dita compatibilidade está sendo a maior barreira para ser superada nos avances da fotônica baseada em silício.
Apesar do crescente interesse na fotônica baseada em silício e no desenvolvimento de circuitos integrados suficientes, poucas mostras existem que combinem os avanços. Esto se deve a que o substrato de silício utilizado em fotônica é muito diferente dos substratos padrões empregados na eletrônica. Inclusive a mudança mas pequena na tecnologia CMOS pode degradas significativamente o rendimento dos transistores empregados nos chips. Por isso, o desenvolvimento de um processo que permita combinar eletrônica com fotônica era realmente muito complicado.
O processo
A primeira estratégia da indústria foi construir os transistores e os dispositivos fotônicos no mesmo chip de silício. O método estava baseado em um processo eletrônico CMOS através de um substrato não padrão na indústria que permitia uma propagação muito rápida da luz.
Em contrapartida, ainda que a integração fosse possível para desenvolver a comunicação de entrada e de saída através da luz, se requeria também uma enorme quantidade de dinheiro para poder adaptara a produção de chips avançados como os que se utilizam em nossos smartfones.
Vantagens na intercomunicação de um microprocessador
Os pesquisadores informam de grandes vantagens na intercomunicação de microprocessadores. Seu SoC integra milhões de transistores e centros de dispositivos fotônicos para formar um processador e uma memora que se comunica entre si utilizando a luz a uma velocidade de 2,5 Gigabits por segundo.
Os componentes fotônicos são utilizados para guiar codificar e detectar a informação em combinação com os materiais padrão na indústria eletrônica como o silício e o silício-germânio. Os investigadores utilizaram uma fonte externa de luz para alimentar os dispositivos fotônicos a uma longitude de onde de 1180nm para ser conduzida sem problemas pelo silício. Tanto a memória como o processador incluem um modulador compacto de silício para codificar e decodificar a informação de um ponto a outro.
