Jak światło może zmienić urządzeń elektronicznych przyszłości

W ciągu ostatnich czterech dekad, przemysł urządzeń elektronicznych opracowane zgodnie z tak zwanym „Prawo Moore'a”. Ściśle mówiąc, to jest - nie prawo, ale raczej aksjomatem lub obserwacja.

Prawo Moore'a mówi, że szybkość i wydajność urządzeń elektronicznych podwaja się co dwa lata. W rzeczywistości, widzieliśmy, jak tech rocznie oferują nam nowe, szybsze, inteligentniejsze i po prostu najlepsze gadżety. W formułowaniu Gordon Moore, współzałożyciel firmy Intel, prawo stanowi, co następuje: „liczba tranzystorów, które mogą zmieścić się w układ będzie w przybliżeniu dwa razy co 24 miesięcy. ”

Transistors - malutki przełączniki elektryczne, które są podstawowymi jednostkami, które czynią pracę z dowolnego urządzenia elektronicznego. Poza faktem, że są one ciągle zmniejszonej wielkości, są szybsze i zużywają mniej energii podczas pracy.

Jedną z kluczowych kwestii w świecie technologii 21 wieku - kilka niewielkich rozmiarów jesteśmy w stanie dokonać tranzystory? Jeśli istnieje fizyczne ograniczenia co do wielkości, możemy jeden dzień bliżej do punktu, w którym wytwarzanie urządzeń o mniejszych rozmiarach, mniejsze zużycie energii i wyższą wydajność, to będzie niemożliwe. W samych tylko Stanach Zjednoczonych roczny dochód branży ponad miliard $ 200. Może ona zatrzymać rozwój?

Obecnie, firmy Intel, takie jak w produkcji masowej wyrobów stosowanych tranzystorów przekrój 14 nm, która jest tylko 14 razy większa, niż cząsteczki DNA. Są one wykonane z krzemu, drugą najczęstszą materiał w naszej planety. Wielkość atomu krzemu, - od około 0, 2 nM. Zatem dzisiejsze tranzystory mają rozmiar około 70 atomów krzemu, więc jest w stanie uczynić je jeszcze mniejsze stopniowo zmniejszać. Ludzkość doszła bardzo blisko granicy zmniejszenie rozmiaru tranzystorów.

Tranzystory interakcję za pomocą sygnałów elektrycznych - elektronów przemieszczających się z jednego miejsca do drugiego. Jeśli człowiek nauczył się wykorzystywać światło zamiast energii elektrycznej, która składa się z fotonów będzie w stanie znacznie przyspieszyć tranzystorów. Prace nad integracją procesów światła do istniejących chipów, to już zaczyna się odbyć.

Klasyczny tranzystor składa się z trzech części. Jego urządzenie może być porównywana z aparatem cyfrowym. Po pierwsze, informacje dostarczone na soczewkę, która odpowiada źródła tranzystora. Następnie przechodzi przez kanał czujnika obrazu z obwodem elektronicznym wewnątrz aparatu. Wreszcie, informacje są przechowywane na karcie pamięci aparatu, który jest podobny do drenu tranzystora; To - informacje końcowe miejsce przeznaczenia przybycie.

Obecnie wszystko to dzieje się na skutek ruchu elektronów. Do wykorzystania jako prowadzącego światło, fotony mają się poruszać. Cząstki podstawowe, takie jak elektrony i fotonów podlegają ruch falowy - oscylują w górę i w dół, nawet wtedy, gdy porusza się w jednym kierunku. Długość fali zależy od medium, przez którą cząstki. W krzemie, najbardziej skuteczne długość fali fotonu - 1,3 mikronów. Jest bardzo mały; grubość ludzkich włosów wynosi około 100 mikronów. Jednak rozmiar elektronów krzemu jeszcze mniejsze długości fali 50 - 1000 razy krótszymi niż fotonu.

Oznacza to, że sprzęt do pracy z fotonów powinna być większa niż obecnych urządzeń działających z elektronami. Tak więc, wydaje się, że rozmiar tranzystora zmniejsza się i zwiększa się. Jednakże istnieją dwa powody, dla których będzie w stanie utrzymać ten sam rozmiar wraz ze wzrostem produktywności, zmniejszenie rozmiaru przy zachowaniu wydajności i osiągnąć poprawę w obu wskaźników.

Po pierwsze, fotoniczne układ wymaga tylko kilku źródeł światła, wytwarzając fotony, które następnie mogą krążyć w układzie scalonym o bardzo małych soczewek i luster.

Po drugie, światło jest znacznie szybsze niż elektrony. Średnio fotony mogą być przenoszone w układzie 20 razy szybciej niż elektrony. Oznacza to, że komputer może pracować do 20 razy szybciej - z pomocą nowoczesnej technologii, aby osiągnąć tempo wzrostu zajęłoby około 15 lat.

W ostatnich latach naukowcy pewien postęp w rozwoju fotonicznych żetonów. Kluczowym wyzwaniem - w celu zapewnienia zgodności nowych układów oświetleniowych z istniejącymi Electronic. Gdyby udało nam się dowiedzieć, jak to zrobić, albo nawet użyć światła do wzmocnienia tranzystorów elektronicznych, moglibyśmy osiągnąć znaczny wzrost wydajności.

Kiedy laptop lub telefon inteligentny będzie oparta na technologii światła?

Jest jeszcze wiele do zrobienia przed pierwszym urządzenia domowego wejdzie na rynek; to zajmie trochę czasu.

Pierwszy tranzystor został wyprodukowany w 1907 i był zbudowany z rurki próżniowe, o średniej wielkości od 2 do 15 cm.

Do 1947 było tranzystory w ich obecnej postaci - tych, które już mają grubość 14 nm, przy czym początkowo miał wielkość 40 mikronów (około 3000 razy większe).

W 1971 roku na rynku ukazał się pierwszy mikroprocesor handlowej (serce każdego gadżetu elektronicznego), to był 1000 razy większa od bieżącej instancji.

Ci, szeroko zakrojone badania i odpowiedni proces ewolucyjny, który odbył się w przemyśle elektronicznym, dopiero teraz zaczynają w branży fotonicznych. W związku z tym, istniejące urządzenia elektroniczne natomiast w stanie rozwiązać wiele bardziej skomplikowanych problemów niż najlepsze istniejących modeli urządzeń fotonicznych.

Ale jak przenieść możliwości badawczych wykonanych lekkie żetonów i ostatecznie przekroczyć wydajności elektronicznej. Bez względu na to jak długo to było w ten sposób, przyszłość fotoniki będzie jasne.

Otwórz konto do akcji spółek high-tech handlu.