芯片行業用硅或鍺制作激光器的辦法有望解決
發布時間：2020-04-10 10:48:15 瀏覽：2113
眾所周知，電子芯片在處理數據時會發熱。數據中心需要耗能的冷卻設備。而解決這些問題的辦法或許就在于光子學范疇——由于光脈沖不會宣布熱量。
在曩昔的50年中，全球研究人員一直在尋覓一種用硅或鍺制作激光器的辦法。這種見地唆使研究人員盡力制作硅或鍺基激光器，但迄今為止都是白費的。由于芯片職業的主力硅通常在立方晶格中結晶。以這種方式，它不適合將電子轉換成光。
最近 埃因霍溫技能大學的研究人員與慕尼黑工業大學以及耶拿大學和林茨大學的搭檔一起，開宣布由鍺和硅制成的能夠發光的合金。
關鍵的一步是從具有六方晶格的鍺和硅出產鍺和合金的才能。
埃因霍溫大學的埃里克·巴克斯（Erik Bakkers）教授及其團隊于2015年首次出產六角形硅。他們首先運用由另一種資料制成的納米線來生長六角形晶體結構。這用作鍺硅殼（shell）的模板（template），其下的資料在其上施加了六方晶體結構。
可是，開始，這些結構不能被激起發光。經過與慕尼黑工業大學的Walter Schottky研究所的搭檔進行思維交流，他們剖析了每一代的光學特性，最終將出產過程優化到了完美的水平，納米線確實能夠發光。
與此一起，獲得了幾乎與磷化銦或砷化鎵適當的功能。那就意味著開發由鍺硅合金制成并能夠集成到常規出產工藝中的激光器好像只是時間問題。
如果能夠經過光學手段實現片上和片間電子通訊，則速度能夠進步多達1,000倍。此外，光學和電子技能的直接結合能夠大大降低自動駕駛轎車中基于激光雷達的芯片，用于醫學診斷的化學傳感器以及空氣和食品質量丈量的芯片成本。
Bakkers說，他不希望未來的計算機芯片將完全是光學的。在諸如微處理器之類的組件內，運用電子移動晶體管之間的短距離依然有意義。可是關于“長”距離（例如，計算機的CPU與內存之間或小的晶體管簇之間），運用光子而不是電子能夠進步計算速度，一起減少能耗并從系統中散熱。電子有必要順次傳輸數據，一個電子有必要順次傳輸數據，而光信號能夠在物理上盡或許快地一次在許多通道上傳輸數據，即光速。
由于光子電路能夠快速地在計算機芯片周圍重新整理很多數據，因而它們很或許在數據密集型運用中得到廣泛運用。例如，它們或許是自動駕駛轎車中計算機的福音，后者有必要實時處理來自車載傳感器的很多數據。光子芯片也或許具有更多的普通運用。由于它們產生的熱量不如電子芯片多，因而數據中心不需要那么多的冷卻基礎設施，這能夠協助減少很多的能源消耗。
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