MADRID, 23 Abr. (EUROPA PRESS) -
Una nueva técnica de integración de componentes ópticos en diseños de fabricación de chips existentes con pequeñas modificaciones permitirá el uso de tecnologías de transistores más modernas.
El nuevo trabajo de investigadores del MIT y las universidades de California Berkeley y Boston, publicado en Nature, permite optimizar la fotónica independientemente de los productos electrónicos.
"Tenemos diferentes tecnologías electrónicas de silicio, y si podemos agregar fotónica a ellas, sería una gran capacidad para futuras comunicaciones y chips de computación. Por ejemplo, ahora podríamos imaginar un fabricante de microprocesadores o un fabricante de GPU como Intel o Nvidia diciendo: 'Esto es muy bueno. Ahora podemos tener entrada y salida fotónicas para nuestro microprocesador o GPU. Y no tienen que cambiar mucho en su proceso para obtener el aumento del rendimiento de la óptica en el chip", dice en un comunicado Amir Atabaki, investigador del Laboratorio de Investigación de Electrónica del MIT y uno de los tres primeros autores en el nuevo documento.
Pasar de la comunicación eléctrica a la comunicación óptica es atractiva para los fabricantes de chips porque podría aumentar significativamente la velocidad de los chips y reducir el consumo de energía, una ventaja que cobrará importancia a medida que el recuento de transistores continúe aumentando: la Asociación de la Industria de Semiconductores ha estimado que las tasas de aumento, los requisitos de energía de las computadoras superarán la producción de potencia total del mundo para 2040.
La integración de componentes ópticos o fotónicos en el mismo chip reduce aún más el consumo de energía. Los dispositivos de comunicaciones ópticas están en el mercado hoy en día, pero consumen demasiada energía y generan demasiado calor para integrarse en un chip electrónico, como un microprocesador. Un modulador comercial, el dispositivo que codifica información digital en una señal de luz, consume entre 10 y 100 veces más energía que los moduladores incorporados en el nuevo chip de los investigadores.
También ocupa de 10 a 20 veces más espacio en el chip. Eso es porque la integración de la electrónica y la fotónica en el mismo chip permite a Atabaki y sus colegas utilizar un diseño de modulador más eficiente en el uso del espacio, basado en un dispositivo fotónico llamado resonador de anillo.
"Tenemos acceso a arquitecturas fotónicas que normalmente no se pueden utilizar sin una electrónica integrada", explica Atabaki. "Por ejemplo, hoy en día no hay un transceptor óptico comercial que utilice resonadores ópticos, porque se necesita una capacidad considerable de electrónica para controlar y estabilizar ese resonador".
Además de millones de transistores para ejecutar cálculos, el nuevo chip de los investigadores incluye todos los componentes necesarios para la comunicación óptica: moduladores; guías de onda, que dirigen la luz a través del chip; resonadores, que separan diferentes longitudes de onda de luz, cada una de las cuales puede llevar datos diferentes; y fotodetectores, que traducen las señales de luz entrantes a señales eléctricas.
El silicio, que es la base de la mayoría de los chips de computadora modernos, debe fabricarse sobre una capa de vidrio para producir componentes ópticos útiles. La diferencia entre los índices de refracción del silicio y el vidrio, los grados a los que los materiales doblan la luz, es lo que confina la luz a los componentes ópticos de silicio.
