Büyük Buluş: Dünyanın ilk programlanabilir fotonik çipi geliştirildi

[™ Admin]

Büyük Buluş: Dünyanın ilk programlanabilir fotonik çipi geliştirildi

Universitat Politècnica de València'nın (UPV) Fotonik Araştırma Laboratuvarı (PRL)-iTEAM'indeki araştırmacılar ile özel şirket iPronics arasındaki işbirliği, dünyanın ilk evrensel, programlanabilir ve çok işlevli fotonik çipini geliştirdi. Buluşun telekomünikasyon, veri merkezleri ve teknoloji sektörünün moda sözcüğü olan yapay zeka (AI) sistemleri için devrim niteliğinde bir adım olması bekleniyor.

Alıntı

Fotonik entegre devre (PIC) veya entegre optik devre, işleyen bir devre oluşturan iki veya daha fazla fotonik bileşen içeren bir mikroçiptir. Bu teknoloji ışığı algılar, üretir, iletir ve işler.

Fotonik entegre devreler, elektronik entegre devrelerin kullandığı elektronların aksine fotonları (veya ışık parçacıklarını) kullanır. İkisi arasındaki en büyük fark, fotonik entegre devrenin, tipik olarak görünür spektrumda veya yakın kızılötesinde (850-1650 nm) optik dalga boylarına uygulanan bilgi sinyalleri için işlevler sağlamasıdır.

Fotonik entegre devreler için ticari olarak en çok kullanılan malzeme platformu, çeşitli optik olarak aktif ve pasif fonksiyonların aynı çip üzerinde entegrasyonuna izin veren indiyum fosfittir (InP). Fotonik entegre devrelerin ilk örnekleri, bağımsız olarak kontrol edilen iki cihaz bölümünden (bir kazanç bölümü ve bir DBR ayna bölümü) oluşan basit 2 bölümlü dağıtılmış Bragg reflektör (DBR) lazerlerdi.

Sonuç olarak, tüm modern monolitik ayarlanabilir lazerler, geniş çapta ayarlanabilir lazerler, harici olarak modüle edilmiş lazerler ve vericiler, entegre alıcılar vb. fotonik entegre devrelerin örnekleridir. 2012 yılı itibarıyla cihazlar yüzlerce fonksiyonu tek bir çip üzerinde entegre ediyor.

Bu alanda öncü çalışmalar Bell Laboratuvarlarında gerçekleştirildi. InP'de fotonik entegre devrelerin mükemmeliyetini sağlayan en dikkate değer akademik merkezler, ABD'nin Santa Barbara kentindeki Kaliforniya Üniversitesi, Eindhoven Teknoloji Üniversitesi ve Hollanda'daki Twente Üniversitesi'dir.

2005 yılındaki bir gelişme, silikonun, dolaylı bir bant aralığı malzemesi olmasına rağmen, Raman'ın doğrusal olmayışı yoluyla lazer ışığı üretmek için kullanılabileceğini gösterdi. Bu tür lazerler elektrikle çalıştırılmaz ancak optik olarak çalıştırılır ve bu nedenle yine de başka bir optik pompa lazer kaynağı gerektirir.

Son yıllarda yapay zeka uygulamalarında yaşanan artış, gelecekteki yapay zeka modellerini eğitip çalıştırabilecek daha güçlü silikonlara yönelik talebin de artmasına neden oldu. Daha küçük ve daha hızlı çipler üretmeye devam ederken bile elektronik tabanlı bilgi işlem teknolojisinin sınırlamaları ön plana çıkıyor.
Elektronik çiplerde elektron akışı, dirençler, kapasitörler, transistörler vb. bileşenlerden geçer ve yan ürün olarak ısı üretir. Yapay zeka tabanlı uygulamalar ve veri merkezleri için çipler büyük ölçekte bir araya getirilerek büyük miktarlarda ısı üretiliyor. Bu, soğutma altyapısında daha fazla güç gerektirir ve tüm kurulumu son derece verimsiz hale getirir.

Fotonik çip nedir?

Fotonik çip, silikon bazlı çipe çok benziyor ancak bilgiyi işlemek için elektronlar yerine fotonları veya ışığı kullanıyor.

Bilginin işlenmesindeki değişimi kolaylaştırmak için fotonik çip, bilgiyi işlemek amacıyla dirençler veya transistörler gibi elektronik bileşenler yerine dalga kılavuzları, lazerler ve polarizörler gibi optik bileşenleri kullanır.

Böyle bir yaklaşım, bilgiyi daha hızlı ve düşük termal etkilerle işlerken çiplerin daha da minyatürleştirilmesine olanak tanır. Teknoloji kolayca ölçeklendirilebilir ve mevcut veri işleme akışlarına entegre edilebilir, bu da onu hesaplama alanında cazip bir teklif haline getiriyor.

Dünyanın ilk çok işlevli fotonik çipi

Avrupa Araştırma Konseyi tarafından finanse edilen UPV ve iPRONICS'teki araştırmacılar, isteğe bağlı programlamaya olanak tanıyan ve kablosuz ve fotonik bölümleri sorunsuz bir şekilde birbirine bağlayan devrim niteliğinde bir çip geliştirdiler. Yaklaşım, bu şekilde oluşabilecek darboğazları ortadan kaldırır ve çipin kapasitesini ve bant genişliğini geliştirir.

UPV'de optik iletişim profesörü José Capmany, "Bu, dünyada bu özelliklere sahip ilk çiptir" dedi. "Bu sistemlerin gerektirdiği on iki temel işlevi uygulayabilir ve isteğe göre programlanabilir, böylece devrenin verimliliği artar."

5G veya otonom araçlar gibi uygulamalar daha yüksek frekans gerektirir ve dolayısıyla antenlerin ve entegre devrelerin boyutunun daha da küçültülmesi gerekir. Capmany'nin UPV'deki ekibi zaten bunun üzerinde çalışıyor ve birden fazla bileşeni başarıyla tasarladı.

Bir basın açıklamasında ekip, antenin arkasına giden, mümkün olduğunca küçük ve kompakt, aynı zamanda halihazırda kullanılan ve gelecekte kullanılacak frekans bantlarını destekleyen bir dönüştürücü olan bir arayüz çipi geliştirdiğini söyledi.

iPronics bu çipi, Vodafone'un şu anda test ettiği ürünlerinden biri olan Smartlight işlemciye entegre etti.

Daniel Pérez, "Bizim için bu çipin geliştirilmesi çok önemli bir adım çünkü büyüyen bir soruna uygulanan geliştirmelerimizin doğrulanmasına, veri merkezleri ve ağlardaki veri akışlarının yapay zeka hesaplama sistemleri için verimli bir şekilde yönetilmesine olanak sağladı" dedi. López, iPronics'in kurucu ortağı ve CTO'su basın bülteninde. "Bir sonraki hedefimiz çipi bu pazar segmentinin ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde ölçeklendirmek."

Kaynak: IE