В США разработали фотонную память, работающую без преобразования в электричество

Группа исследователей из США представила работоспособный прототип фотонного триггера — ключевого элемента памяти для будущих оптических процессоров. Устройство хранит и выдаёт информацию исключительно в виде света, что потенциально может устранить главные «узкие места» современных вычислительных систем.

Основная проблема современных высокопроизводительных процессоров — энергозатраты и задержки при постоянном преобразовании сигналов из электрической формы в световую и обратно. Оптические соединения уже давно используются для передачи данных на большие расстояния, но внутри процессоров информацию до сих пор приходится хранить и обрабатывать в электронном виде.

Новая разработка, описанная в совместной работе учёных из Университета Южной Калифорнии и Университета Висконсина, меняет этот подход. Их фотонный элемент ведёт себя как оптический аналог ячейки SRAM-памяти, но полностью обходится без электричества для хранения бита данных. Расчёты и моделирование показывают, что на основе этой технологии можно создавать оптические кэши с частотой работы до 50-60 ГГц, что значительно превышает скорость современных электронных SRAM-кешей, которые обычно работают на частотах 2-3 ГГц.

Однако путь к интеграции такой памяти в процессоры ещё долог и главное препятствие — размеры. Фотонные компоненты сегодня существенно крупнее транзисторов, что ограничивает плотность их размещения на кристалле. Поэтому в ближайшей перспективе технология найдёт применение там, где размер менее критичен, а скорость и энергоэффективность — ключевые параметры.

Важный практический аспект — прототип был изготовлен на серийной 300-мм производственной платформе GlobalFoundries Fotonix, что означает, что технология не является чисто лабораторной и в потенциале может масштабироваться для промышленного выпуска. Хотя до появления полноценного «светового» процессора ещё далеко, учёные уверены, что сделали конкретный шаг в сторону более быстрых и экономичных вычислительных систем будущего.