首款光子芯片在美大学展示传输速率高达00新时代

北京时间12月24日消息，最近美国三所大学的研究人员开发出一款，它可以用光来传输数据，速度比过去的芯片大幅提升，能耗也大大减少。研究者宣称这是第一款成熟的、用光传输数据的处理器。芯片每平方毫米处理数据的速度达到 00Gbps，比现有的标准处理器快10倍甚至50倍。研究人员用7000万个晶体管和850个光子元件（用来发送和接收光）组成2个处理器内核，整个芯片只有 X 6毫米大。

第一款光子处理器

在20世纪40年代时，电脑和房间一样大，今天的电脑与那时的电脑已经有了很大的不同，但它们传输数据的方式是一样的，都是在金属线中传如果想要创造一个可称得上是故事的故事递电子信号。英特尔和IBM等芯片企业都已经在研究硅光子(Silicon Photonics)，但至今无法真正用在商业上。美国科罗拉多大学Berkeley校区、麻省理工学院、科罗拉多大学Boulder校区的研究人员开发出第一款光子芯片是重大的突破，他们预测最早到2017年就可以测试商用版本的光处理器。

在今天的电脑和智能中，电信号在金属线中传输，它将处理器、内存、络、存储设备、USB接口等连接起来。在国家与国家之间则用光纤连接。光纤可以传输海量数据，但它的造价太贵。

美国大学的研究人员希望能改变这一切，他们将电子组件直接安装在芯片中，并用来传送和接受光信号。他们的研究成果刊发在周二的《自然》杂志上。芯片制造设备和硅元件都可以用这种方法生产，如此一来，光芯片就可以轻易普及到计算基础设施之中。

研究人员已经在室验室制作出原型产品，如果产品可以走向市场，消费者将大大受益。数据中心内安装成千上万的服务器，硅光子技术可以提升运算速度；在个人电脑和智能上，硅光子可以打破性能瓶颈，同时又不牺牲电池续航时间。今天的计算产业普遍面临一个问题：无法让芯片运算得更快，硅光子却没有这样的困扰，它不需要芯片运算得更快。相反，研究人员会让一直输送数据且不会闲置，从而有效提升整体性能。

负责芯片开发的副教授Vladimir Stojanovic说，开发出第一款能在外部世界通信的光芯片是重大突破，至于商业化，最大的挑战在于找到廉价的方法封装芯片。他认为，出于成本考虑，光芯片技术最先会用在数据中心中，然后才能进入到小设备。Stojanovic还说： 我们预计封装芯片最先会进入数据中心，然后它会变得足够便宜，最终在和PC中普及。

研究人员的构想并非是纯粹的创意，已经有两家创业公司参与到光芯片的商业化运动之中。一家是Ayar Labs，它希望将光子互连技术商品化，还有一家是SiFive，它们希望在免费的RISC-V芯片设计方案上建立新业务。

在不久的将来，Stojanovic预计光子将可以连接电脑内的独立芯片，将一颗芯片与另一颗芯片相连。除此之外，硅光子技术还可以改进激光雷达的性能，无人驾驶汽车的激光传感器、脑显像和环境传感器的性能都会大大提升。

硅光子有望重新改写历史，彻底改变电脑组合的方式。电信号传输受到了线缆长度的制约，例如，当标准USB连接的传输速度提高10倍时，最大线缆长度从16英尺降到了10英气。光连接却不会出现这样的问题，它的速度更快，信号不会衰减，美国大学展示的原型芯片是用10米的光连接的，它可以轻易扩展到千米。

有了硅光子芯片，数据中心的电脑不必浪费时间等待另一台电脑的响应。Stojanovic说： 我们的光解决方案可以让处理器更快接入络。

电信号通过金属线传输，光连接只需要小小的能量就行了，芯片自己就能供应能量，这样可以节省电的成本，也不会存在电子元件过热的问题。

原型芯片是用不常见的材料制作的，它将硅和锗结合，制造过程很困难，成本也很高。但最近一段时间，研究人员取得了进步，他们改良了硅光子技术，在芯片中使用了更多的硅材料。