„Computernes grundlov‟, den såkaldte Moores lov, blev opfundet i 1965 af en af Intels grundlæggere, Gordon Moore. Han forudså, at størrelsen på transistorerne i integrerede kredse og mikroprocessorer ville krympe i en sådan takt, at antallet af transistorer på en siliciumskive kunne fordobles hvert andet år. Effekten af den stadig tættere integration bliver en fordobling af ydelsen på to år. Det vil sige dobbelt så hurtige processorer og hukommelseskredsløb med dobbelt så høj kapacitet – uden at produktionsomkostningerne dermed fordobles.
Gordon Moore mente som udgangspunkt, at denne tendens ville være gældende frem til 1975. Men den har nu været en realitet i foreløbig 48 år, hvor profetien har holdt med noget nær et urværks præcision. Hen over de mange år er processorer således blevet mere end 8 milliarder gange hurtigere og tilsvarende mere komplekse.
Nu er transistorene i de integrerede kredse imidlertid blevet så små og så mange, fysikkens love truer med at sætte en stopper for udviklingen. Jo tættere man anbringer de mikroskopiske ledere i processorerne, desto flere problemer opstår i form af såkaldt „cross talk‟, hvor transistorerne forstyrrer hinanden. Løsningen har gennem de sidste ca. 10 år været at konstruere fysisk større processorer med flere kerner, fremfor at prøve at at presse hastigheden på hver enkelt processorkerne i vejret. Men også her er grænsen nået.
Svaret ligger i lyset
Ved at bruge lys i stedet for elektriske ledninger i kommunikationen mellem transistorerne, er det muligt at eliminere de begrænsninger, som lige nu truer udviklingen af endnu hurtigere processorer. Sådanne optiske kredse kaldes fotonik, og de bruges allerede i moderne internetforbindelser i form af fibernet. Lys er også princippet i de optiske digitalkabler, som bruges i hi-fi-anlæg og hjemmebio.
Lys er langt mere energieffektivt end elektriske ledninger, og en enkel fiberoptisk leder kan overføre tusind forskellige bølgelængder af lys samtidig, hvilket betyder, at flere kommandoer kan udføres samtidig på et lille område, og eliminere „cross talk‟ mellem transistorene.
Bagudkompatibelt
Udfordringen er at implementere fotonik på en måde, hvor man ikke samtidig må kassere alt det udstyr, som i dag anvendes til mikroprocessorproduktion. Producenterne kommer ikke til helt at droppe dagens teknologi. Det ville blive alt for kostbart. I stedet må fotonikken integreres side om side med det elektroniske.
Sidste år demonstrerede forskere hos University of Colorado Boulder, Massachusetts Institute of Technology og Micron Technology Inc for første gang, at en sådan integration er mulig ved at producere fotonik med nøjagtig samme produktionsmetode, som man anvender til dagens mikroprocessorer. Men i stedet for blot at fremstille elektriske kredse brugte de optiske forbindelser mellem de elektroniske kredsløb, så disse kunne kommunikere med hinanden via lys.
I september har forskerne nu beskrevet, hvordan hvordan den optiske modulator, som konverterer data til lysstråler, kan forbedres til at blive endnu mere energieffektiv. Den nye optiske modulator er kompatibel med den produktionsproces, som i dag bruges i processorerne i for eksempel PlayStation 3.
En anden type optisk modulator er også beskrevet. Den er kompatibel med den produktionsproces, som bruges til at fremstille hukommelseskredse, samt til hovedparten af high-end-CPU’er, kendt som „bulk CMOS‟.
Så der er i mere end en forstand lys forude!
Kilde: sciencedaily.com
