Fazia tempo que não se via um grande avanço na tecnologia dos processadores, mas a Universidade da Califórnia em Berkeley, nos Estados Unidos fechou o ano com uma grande notícia, os cientistas conseguiram produzir o primeiro processador que funcionam com fotos em vez de eletricidade para se ter ideia e como se os processadores atuais fosse um fusquinha versus Ferrari,
Veja essa mateira que sai no site
Inovação tecnológica sobre esses novos processadores processador
Está pronto o primeiro
processador capaz de manipular dados internamente por meio de luz.
Dentro do chip, os elétrons, que circulam por fios de cobre, são
substituídos por fótons, que circulam em componentes fotônicos
comparáveis às fibras ópticas.
O avanço é um passo importante
rumo aos processadores fotônicos reais, que usam a luz também para
processar as informações, e não apenas para transmiti-las, além de
representar um avanço em relação à recente tecnologia de troca de dados
por luz entre processadores, lançada pela Intel.
Chen Sun e seus colegas
da Universidade da Califórnia em Berkeley, nos EUA, empacotaram mais de
70 milhões de transistores e 850 componentes fotônicos dentro de um
processador de dois núcleos medindo 3 por 6 milímetros.
O feito é
notável porque o "ambiente" de um chip - sobretudo no processo de
fabricação - é considerado extremamente agressivo para os componentes
que lidam com a luz. Além disso, o processador híbrido foi feito em uma
fábrica comum, que produz chips de computadores em massa, mostrando que o
projeto é robusto o suficiente para ser levado para a escala
industrial.
Em vez dos fios de cobre por onde circulam elétrons, os bits viajam como fótons por componentes chamados guias de ondas.
Maior largura de banda com menos potência
Apesar do intenso desenvolvimento no campo da fotônica, ninguém tinha desenvolvido
uma forma de integrar os componentes fotônicos nos mesmos processos de
fabricação usados para produzir os processadores de computador sem
alterar o próprio processo de fabricação - algo inviável economicamente.
"Este
é um marco. É o primeiro processador que pode usar a luz para se
comunicar com o mundo externo," disse o professor Vladimir Stojanovic,
que coordenou o desenvolvimento do chip. "Nenhum outro processador
fotônico tem entrada e saída no chip."
A equipe
confirmou a funcionalidade do processador com as interconexões
fotônicas usando-o para executar vários programas comuns, que precisam
trocar instruções e dados com a memória. O chip alcançou uma largura de
banda de 300 Gbps por milímetro quadrado, entre 10 e 50 vezes mais do
que os microprocessadores somente elétricos atuais.
A entrada e
saída (I/O) fotônica no chip também é eficiente em termos de consumo de
energia, utilizando apenas 1,3 picojoules por bit, o equivalente ao
consumo de 1,3 watts de potência para transmitir um terabit de dados por
segundo. Nos experimentos, os dados foram trocados com um receptor a 10
metros de distância.
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Esquema do processador eletrônico-fotônico, com os principais componentes fotônicos mostrados na parte inferior
"Fiat lux" em um chip
Cada
um dos principais componentes fotônicos de entrada e saída - um
modulador em anel, um fotodetector e um acoplador de grade vertical -
serve para controlar e guiar as ondas de luz no chip.
Para
permitir que a luz entre pelos circuitos com uma perda mínima, foi
utilizado o corpo de silício de um transístor como um guia de ondas para
a luz, utilizando as máscaras disponíveis no processo de fabricação
industrial para manipular a dopagem, o processo usado para formar as
diferentes partes dos transistores.
Para controlar a luz já
dentro do chip, transportando bits de dados, um anel de silício com uma
junção p-n ao lado do guia de ondas de silício permite a modulação da
luz de forma rápida e com baixo consumo de energia.
O
fotodetector foi fabricado usando as mesmas partes de silício-germânio
de um transistor moderno, tirando proveito da capacidade do germânio
para absorver a luz e convertê-la em eletricidade.
O acoplador de
grade vertical foi utilizado para conectar o chip com o mundo exterior,
dirigindo a luz no guia de ondas para dentro e para fora do chip.
Os
autores enfatizam que todas essas adaptações funcionaram dentro dos
parâmetros dos sistemas industriais de fabricação de microprocessadores,
e que não será difícil otimizar cada componente para melhorar ainda
mais o desempenho do chip eletrônico-fotônico.
