Спецпроекты

Российские физики решили главную проблему оптоэлектронных чипов

Техника

Российские физики придумали термоинтерфейсы, способные эффективно охлаждать оптоэлектронные процессоры. Рост рабочей температуры таких устройств до сотен градусов Цельсия препятствует освоению их коммерческого применения. 

Исследователи из Московского физико-технического института (МФТИ) нашли способ решения проблемы перегрева оптоэлектронных процессоров, способных работать в десятки раз быстрее по сравнению с современными чипами. Об этом сообщили в пресс-службе МФТИ.

Производительность современных процессоров определяется не только количеством, конструкцией транзисторов и тактовой частотой, но и скоростью обмена данными между ядрами. На сегодняшний день этот обмен осуществляется с помощью медных проводников, пропускная способность которых не позволит наращивать быстродействие бесконечно.

На помощь приходят фотоны вместо электронов. Однако из-за дифракции фотонные компоненты не получается уменьшать так же легко, как электронные. Их размер не может быть меньше величины приблизительно равной длине волны света (1000 нм), тогда как размер транзистора в современных процессорах уже достиг 14 нм.

Данная проблема может быть решена переходом от объемных электромагнитных волн к плазмон-поляритонам — электромагнитным волнам, способным распространяться вдоль поверхности металлов.  Главным препятствием здесь является поглощение поверхностных плазмон-поляритонов в металле, что ведет к разогреву компонентов. Этот эффект аналогичен сопротивлению в электронике, где электрическая энергия преобразуется в тепловую.


Российские физики нашли способ охлаждения оптоэлектронных процессоров

Физики из МФТИ Дмитрий Федянин и Андрей Вишневый нашли способ решения этой проблемы. Они разработали высокоэффективные термоинтерфейсы, представляющие собой слои теплопроводящих материалов, способных эффективно отводить тепло от компонентов оптоэлектронных микропроцессоров. 

«По результатам компьютерного моделирования Федянин и Вишневый сделали вывод: если оптоэлектронный чип с активными плазмонными волноводами разместить в воздухе, то его температура повысится на несколько сотен градусов Цельсия, что приведет к неработоспособности устройства. Многослойные термоинтерфейсы нано- и микрометровой толщины в сочетании с простыми системами охлаждения способны уменьшить температуру чипа с нескольких сотен до приблизительно 10 градусов Цельсия, относительно температуры окружающей среды. Это открывает широкие перспективы использования оптоэлектронных процессоров: от суперкомпьютеров до компактных электронных устройств», — говорится в сообщении пресс-службы МФТИ.

Работа российских исследователей поддержана грантом Российского научного фонда и программой повышения конкурентоспособности МФТИ «5-100», ее результаты были опубликованы в журнале ACS Photonics. 



Стратегия месяца

Периферийные вычисления перемещаются в центр внимания

Тема месяца

Обзор: ИКТ в госсекторе

Рейтинги CNews

• Топ-100 ИКТ-тендеров для федеральных ведомств • Крупнейшие поставщики • ИКТ-бюджеты регионов