使用光在处理器芯片及其互连中传输数据将大大提高计算机的速度(芯片内和芯片间的通信速度可以提高1000倍),同时降低它们运行所需的功率。先进的微处理器芯片可以包含数百亿个晶体管,它们的铜电互连在运行时会产生大量的热量。与光子不同,电子有质量和电荷。当它们流经金属或半导体材料时,它们被硅和金属原子散射,导致它们振动并产生热量。因此,供应给微处理器的大部分电力都被浪费了。
从硅中发光的挑战
电子工业正准备在计算机芯片中使用硅,因为它具有优越的电子性能和可用性。它是一种很好的半导体,是一种丰富的元素,和硅氧化物一样,它也是玻璃和沙子的成分。然而,由于硅的晶体结构,它在处理光方面并不是很好。例如,它不能产生光子或控制其流量以进行数据处理。科学家研究了砷化镓和磷化铟等发光材料,但它们在计算机中的应用仍然有限,因为它们没有与当前的硅技术很好地结合在一起。
光电子芯片
来自欧洲的科学家在《自然》期刊上发表了一种新型的硅和锗合金,它具有光学活性。荷兰埃因霍温理工大学的物理学家乔斯·哈弗科特(Jos Haverkort)说:这是第一步,我们证明了这种材料非常适合发光,而且它与硅兼容。下一步是开发一种硅兼容激光器,它将被集成到电子电路中,作为光电子芯片的光源,这是由欧盟FET计划支持的SILAS项目最终目标。 |