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光电芯片减少能源使用量,提高速度

时间:2022-02-03 17:25:05 来源:

Ayar Labs的光电芯片将数据带入光线,但以电子方式计算。图片由Ayar Labs提供

启动的光电芯片可以在增加计算速度的同时将能源使用高达50%降低50%。

利用新型光电芯片和与顶级芯片制造商的新合作伙伴关系,麻省理工学院纺丝亚达实验室旨在提高速度,从数据中心开始计算计算中的计算。

ayar在MIT和其他地方进行了多年的研究,ayar开发了在光线上移动数据但以电子计算的方式移动数据。独特的设计集成了快速,高效的光通信 - 使用光波传输数据的组件 - 进入传统的计算机芯片,更换较低的铜线。

根据初创公司,芯片可以将能量使用减少约95%的芯片到芯片通信,并在基于铜对应物上增加带宽十倍。CEO Alex Wright-Gradtstein MBA'15表示,在大规模的数据中心 - 由Facebook和亚马逊等技术巨头运营,如Facebook和Amazon,如Facebook和亚马逊,可以将总能源使用量减少30%至50%。

“现在就是大数据中心的带宽瓶颈,”赖特 - 拉夫斯坦说,他共同创立了陈太阳博士的亚马博士,科罗拉多州大学毕业生和前麻省理工学院研究员。“这是一个令人兴奋的应用程序,第一个真正需要这项技术的地方。”

12月,创业公司与全球全球硅芯片制造商合作,将其第一件产品成为明年奖金的第一件产品,成为辉煌的光学输入输出系统。

芯片也可以用于超级计算机,Wright-Gradtstein增加,它具有与数据中心的类似效率问题和速度约束。在路上,该技术还可以改善各种领域的光学,从自主车辆和医疗器械增加到增强现实。“我们不仅仅是为了数据中心可以做些什么,而是将来能够在未来实现哪些新事物,”Wright-Gradstein说。

看到光明

Ayar的核心技术 - 现在由25个学术论文支持 - 是制造的十年。研究合作开始于2000年代中期,作为国防高级研究项目机构的光神经优化的嵌入式微处理器(诗歌)项目,由Vladimir Stojanovic,现在是加利福尼亚大学电气工程和计算机科学副教授Berkeley与Rajeev Ram合作,是MIT电气工程和物理光学和电子集团的主要调查员和米洛波洛夫的MIT教授,现在是波士顿大学电气计算机工程助理教授。

这个想法是帮助数据传输跟上摩尔定律。芯片上的晶体管数量可以每两年加倍,赖特 - 罗德斯坦说:“但我们推推那些铜引脚的数据量并没有以相同的速度增长。”

计算机芯片在芯片之间发送数据,具有不同的功能,例如逻辑芯片和内存芯片。然而,利用基于铜的通信,芯片无法发送和接收足够的数据以利用其增加的处理能力。这导致了“瓶颈”,其中芯片必须等待长持续时间发送和接收数据。例如,数据中心的一半以上的时间是等待数据来随时到来,Wright-gradrstein说。“这是一个巨大的浪费,”她说。“他们正在使用几乎与他们在工作时的力量怠速一样。”

一个解决方案是浅色。光线可以在不同波长的光上传输多个数据信号,而铜线限于每根线的一个信号。因此,光学芯片可以使用显着更少的空间传输更多信息。此外,光子学产生很少的废热。通过铜线的数据产生大量的废热,这损害了inpidual芯片的效率。这是数据中心的问题,其中铜线在内部和服务器之间运行。

当时RAM,Stojanovic和Popovic的研究群体正在研究诗歌项目,英特尔和IBM等大公司正在尝试设计廉价,可扩展的光学芯片。合作 - 然后包括太阳和韦德 - 采取了不同的方法:它们将光学元件集成在硅芯片上,这是使用传统的CMOS半导体制造工艺制造的,该过程搅拌出便士的芯片。“那是激进的想法,”Wright-Gradstein说。“CMOS对光学不好,因此,行业退伍军人认为您必须进行重大变化,以便将其工作。”

为避免对CMOS过程进行更改,研究人员专注于新类小型化光学组件,包括对不同波长的光,然后发送和解码的光电探测器,光调制器,波导和光学滤波器,然后发送和解码。它们本质上是“黑客攻击”传统的硅芯片设计方法,使用用于构建光学器件的层来构建光学器件,并使芯片设计包括光学器件比以往任何时候都更加紧密地康明。

2015年,研究人员与UC Berkeley的Krste Asanovic的团队一起制作了第一个处理器使用光线进行沟通,并本质上发布了结果。在GlobalFoundries制造设施中制造的芯片包含850个光学元件和7000万个晶体管,并且在同一设施中制造的传统芯片进行。

拿下猛烈

Wright-Gradtstein已经考虑了商业化的幕后。在出版前一年,她读到了麻省理工学院的斯隆管理学院,专门与研究人员进行处理,解决清洁能源。考虑到15.366(能源企业)专注于商业化麻省理工学院清洁技术,选择选择养殖教室的技术。“这是满足各研究人员进行能源相关研究的完美借口,”Wright-Gradstein说。

从大量的300个实验室来看,她遇到了RAM的光电芯片 - 她说,“吹走了我”,她说。能源产业专注于装备创新,以节省数据中心的能源。“但是,通过计算自己,没有多少关注能量,”Wright-Gradstein说。“这似乎是产生影响的好方法。”

Wright-Gractstein在课堂上形成了一支球队,以创造一个商业计划和俯仰甲板。她还经常与太阳和潜在的行业客户谈谈。当麻省理工学院的清洁能源奖环绕时,这三名学生在名称,光纤 - 并赢得了大奖,赢得了275,000美元,巩固了他们的决定启动启动。

莱斯 - 拉夫斯坦说:“在提高风险投资资金之前,早点才能支付薪水低,在提高风险投资资金之前掌握了一点垫子。”

在旧金山建立商店,启动续有研发,增加了技术的通信数据率。去年,GlobalFoundries对这些不行性创新感兴趣,并与初创公司策划了伙伴关系,其中包括一些未公开的资金。今年,Ayar的第一个原型应该到达美国数据中心,并计划2019年的商业释放。

解决芯片输入输出问题只是开始。艾尔也对其新技术对光学领域来说意味着兴奋,莱特 - 拉夫斯坦说。例如,光学传感器用于自动驾驶或半编制车和昂贵的医疗设备。降低制造成本,同时增加了电气芯片的计算能力,可以使这些技术更便宜且更易于使用。

“我们正在开始在传统的硅芯片中解决这个瓶颈问题,但最终我们对这项技术将会走的所有不同的地方兴奋,”莱特 - 拉夫斯坦说。“这将改变光学的可用性,以及世界如何使用光学器件,以超出我们现在可以预测的方式。”


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