«Бауманцы» создали интегральные схемы, опережающие вычислители от мировых лидеров

Группа ученых разработала особые фотонные чипы

Российские ученые создали фотонные чипы, которые превзошли параметры фотонных интегральных схем ведущих мировых компаний. Уникальная технология разработана командой научно-образовательного центра «Функциональные микро/наносистемы» – совместного кластера МГТУ им. Н.Э. Баумана и ВНИИ автоматики им. Н.Л. Духова.

Интегральные схемы, в которых для передачи данных вместо электрического тока используется свет, существуют с 90-х годов прошлого века. Преимущество используемых в них фотонных чипов перед обычными полупроводниковыми транзисторами заключается в том, что информация передается не по металлическим проводам, а по волноводам (каналам, направляющим свет). Это дает новым устройствам преимущество по скорости передачи сигнала, по энергосбережению (свет, в отличие от электрического тока, не испытывает сопротивления при прохождении через волновод) и защиту от взлома (фотонный чип не хранит информацию в памяти, – все вычисления производятся им одновременно).

Как сообщили «МК» в Минобрнауки, команда ученых разработала уникальную технологию  изготовления фотонных интегральных схем. Минимальные размеры российских фотонных структур составляют 50 нанометров (нм), а потери оптического сигнала (это ключевая характеристика качества) в бауманских схемах не превышают 5 децибел на метр. Эти показатели в несколько раз опережают результаты лидеров мировой индустрии.

А помогла российским ученым вырваться вперед новая многослойная технология создания волноводов фотонных интегральных схем. До настоящего времени одним из препятствий на пути создания высокоэффективных фотонных процессоров являются высокие потери сигнала в оптических каналах, по которым распространяются фотоны.

Преодоление этой проблемы российскими учеными стало возможным благодаря технологии создания волноводов из нитрида кремния со сверхмалыми потерями. Они получились субмикронных размеров, с шероховатостью поверхности и краев не выше 1 нанометра, что существенно меньше параметров, получаемых по традиционной технологии.

Фотонные интегральные схемы являются одним из ключевых элементов для создания оптических квантовых и нейроморфных процессоров, «заточенных» на ускорение систем искусственного интеллекта. То есть, как объяснили нам в МГТУ им. Баумана, они очень нужны там, где производятся параллельные вычисления, – в этом их специфика. Предполагается, что в ближайшее время фотонные интегральные схемы будут включать в суперкомпьютеры наряду с полупроводниковыми. Но о том, чтобы менять на них все традиционные полупроводниковые процессоры речи не идет. К примеру, процессоры для обеспечения технологии «мозг-компьютер-интерфейс», могут работать на стандартных транзисторных чипах.

По словам ректора МГТУ Михаила Гордина, новая технология может быть внедрена в картриджи для новейших секвенаторов ДНК, нейроморфные чипы для ИИ, оптические квантовые процессоры или лидары для беспилотников.

Источник: www.mk.ru