科學家在一塊芯片上成功整合光與電
來源:    發布時間: 2016-11-27 13:21   915 次瀏覽   大小:  16px  14px  12px
“人們相信,最好的計算機是用電信號來處理而用光信號來傳輸?!泵绹鴸|北大學物理學副教授斯瓦迪克·卡爾說。為此人們迫切需要一種芯片整合設備,既能用光輸入,也能用電輸入來進行邏輯操作。


美國東北大學和韓國慶
“人們相信,最好的計算機是用電信號來處理而用光信號來傳輸?!泵绹鴸|北大學物理學副教授斯瓦迪克·卡爾說。為此人們迫切需要一種芯片整合設備,既能用光輸入,也能用電輸入來進行邏輯操作。


美國東北大學和韓國慶熙大學科學家共同發表在最新一期《自然·光子學》雜志上的論文顯示,他們首次在一塊電子芯片上整合了電子和光的性質,并開發出一系列基于這種芯片的創新型設備,為制造混合光電邏輯元件提供了一種可升級平臺,也代表了未來光電計算機制造中的一項關鍵性突破。


去年,卡爾和本校機械與工業工程系副教授容俊中(音譯)合作發現,如果把碳納米管和硅連接,其界面上產生光感應電流的速度比傳統光電二極管中的硅—金屬界面更快?!斑@種能讓電流‘突然激增’的性質有助于我們設計出用光開關的先進設備?!笨栒f。


據物理學家組織網2月25日報道,他們利用這一發現,開發出一種新的基于光電二極管的邏輯設備,用碳納米管和硅的混合連接,就可以用光和電兩種輸入來操控輸出電流。他們還與韓國慶熙大學教授權永昆(音譯)合作,運行了這些連接的計算模型。


這些新開發的創新型設備包括三種新元件和一個升級設備。第一種是“與門”(AND-gate),需要同時有電子和光輸入而產生一個輸出,這種開關要兩因素同時具備才會觸發;第二種是“或門”(OR-gate),只要兩個感光器其中之一輸入,就會產生一個輸出;第三種是一個4-比特光電數字—模擬轉換器,可用于把數字信號轉換為模擬信號,比如把MP3文件的數字內容轉換成真實音樂,這種能力非常重要。


升級設備是把25萬個微芯片集成在一個約1厘米見方的晶片上,就像一個攝像機傳感器的前端。雖然這種設備要充分發揮功能還要更多微芯片,但目前可用來測試他們的匯編程序是否可重復。


研究人員指出,計算機即使要輸出最簡單的結果,每秒鐘也得處理數十億次計算步驟。如果每一步都能快一點點會怎樣?卡爾說,要提高它們處理這些步驟的能力,就要從只提高一步開始,這就是我們所做的。

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