Российские ученые определили скоростной потенциал процессоров будущего

Исследователи из Лаборатории нанооптики и плазмоники Центра наноразмерной оптоэлектроники МФТИ предложили модель, позволяющую рассчитать, насколько быстро можно передавать информацию внутри нанофотонных микропроцессоров.

Исследователи говорят, что даже частичная замена металлических соединений на чипе на плазмонные (нанофотонные) позволит существенно повысить производительность микропроцессоров. Но проблема заключается в затухании сигнала. В то же время при усилении плазмонных сигналов в полупроводниковых устройствах возникает фотонный шум. Он ведет к ошибкам при передаче данных, что сильно снижает фактическую скорость передачи информации из-за необходимости использовать алгоритмы коррекции.

Российские ученые разработали теорию, позволяющую точно предсказывать шумы, возникающие при усилении фотонных и плазмонных сигналов. Специалисты подробно исследовали, как меняются характеристики шума и его мощность в зависимости от параметров плазмонного волновода с компенсацией потерь, а также показали, как можно понизить уровень шума для достижения максимальной пропускной способности такого нанофотонного интерфейса.

Оказалось, что в активном плазмонном волноводе размером лишь 200 × 200 нанометров можно эффективно передавать сигнал на расстояние до 5 миллиметров — это типичное значение для современных микропроцессоров. Причем скорость передачи информации будет превышать 10 Гбит/с на один спектральный канал (канал передачи информации, реализованный на фиксированной длине волны). Для сравнения: максимальная пропускная способность по электрическому соединению тех же размеров (по медной дорожке на чипе) примерно в 500 раз меньше — около 20 Мбит/с.