光芯片數據傳輸速率可提高50倍 顯著降低能耗

（文心）據MIT Technology Review網站報道，長期以來，利用光連接而非電線傳輸數據的微處理器一直是芯片設計師的夢想，但多年來生產這類芯片的嘗試均沒有獲得成功。

《自然》雜誌在一篇文章中描述了這樣一款芯片的原型，提供了一種頗有前景的實用設計。這款光-電微處理器由麻省理工學院、加州大學伯克利分校和科羅拉多大學的研究人員開發，集成有逾7000萬個晶體管和850個光學組件。系統利用光導纖維、發射器和接收器，在處理器芯片和內存芯片之間發送數據。在演示中，系統運行一個顯示和處理3D圖像的軟件，這一任務要求利用內部光連接從內存讀取數據和運行代碼。

MIT Technology Review表示，在能耗相同的情況下，與電線相比，光連接能更快地傳輸更多數據。在原型系統中，數據傳輸速率為每平方毫米300Gbps，是同類傳統微處理器的10-50倍。加州大學伯克利分校研究人員孫辰(Chen Sun，音譯)表示，帶寬的增加能為數據中心節約大量能耗。他估計，在數據中心服務器能耗中，20%-30%用於在處理器、內存和網卡之間傳輸數據。美國自然資源保護委員會的分析顯示，到2020年，美國數據中心每年耗電量為1400億千瓦時，價值130億美元，碳排放量為1億噸。

儘管光連接被廣泛應用在長途通信線路中，但將它用於服務器和芯片仍然相當困難。光組件製造成本很高，要求使用特殊工藝和材料，很難或不可能整合到當前的半導體生產線中。

MIT Technology Review稱，把光組件與電子組件集成到一個芯片上尤其困難。孫辰表示，研究人員只能將光組件與非常簡單的電路整合，而且價格昂貴。他及其合作者希望通過在現有半導體設備上製造光-電芯片降低成本。原型芯片是在GlobalFoundries的一條半導體生產線上製造的，這條生產線比較陳舊，在當前最先進的芯片製造設備上生產光-電芯片還有更多工作要做。

加州大學聖地亞哥分校電氣工程師薩延·摩克傑(Shayan Mookherjea)説，利用光組件連接傳統處理器和內存芯片是“一項重大技術成就”。他指出，以這種方式生產這類芯片要求蝕刻掉部分硅片，需要進一步提高可靠性。孫辰很樂觀。他今年5月成立了一家公司，目的是把這一設計轉化成商品。加州大學伯克利分校一個實驗室在開發面向數據中心的產品，可能於2年內在市場上推出產品。