Pada tahun 1965, Gordon Moore, salah satu pendiri Intel, mengusulkan hukum Moore, memprediksi bahwa kepadatan transistor pada chip akan menggandakan setiap 18 hingga 24 bulan.Namun, setelah beberapa dekade pengembangan, chip elektronik berbasis silikon mendekati batas teoritis fisik dari kemampuan mereka.
Munculnya chip fotonik dipandang sebagai cara kunci untuk menembus keterbatasan hukum Moore.
Baru -baru ini, sebuah tim yang dipimpin oleh Associate Professor Wang Cheng dari City University of Hong Kong, bekerja sama dengan para peneliti dari Universitas Cina Hong Kong, mengembangkan chip fotonik microwave menggunakan lithium niobate sebagai platform.Chip ini memproses sinyal lebih cepat dan mengkonsumsi lebih sedikit energi, menggunakan optik untuk pemrosesan dan perhitungan sinyal elektronik analog yang sangat cepat.
Penelitian ini diterbitkan di "Nature" pada tanggal 29 Februari.Dilaporkan bahwa chip fotonik microwave lithium niobate terintegrasi tidak hanya 1000 kali lebih cepat daripada prosesor elektronik tradisional tetapi juga memiliki bandwidth pemrosesan yang sangat luas dan akurasi komputasi yang sangat tinggi, dengan konsumsi energi yang lebih rendah.
Konsep chip fotonik tidak lagi tidak terbiasa, dan teknologi baru di bidang chip fotonik sering muncul.Misalnya, pada bulan Desember 2022, sebuah tim yang dipimpin oleh Profesor Zou Weiwen dari Departemen Teknik Elektronik di Sekolah Informasi Elektronik dan Teknik Listrik Universitas Shanghai Jiao Tong mengusulkan ide inovatif yang memotong fotonik dengan ilmu komputasi.Mereka mengembangkan jenis baru chip pemrosesan tensor fotonik yang mampu melakukan operasi konvolusi tensor berkecepatan tinggi.Hasilnya diterbitkan dalam "Nature" dengan judul "Pemrosesan aliran tensor orde tinggi berdasarkan chip fotonik terintegrasi."
Selain itu, para peneliti Cina telah membuat terobosan yang signifikan di sirkuit terintegrasi fotonik, transistor fotonik, dan komputasi optik.Prestasi ini tidak hanya menunjukkan kekuatan China dalam teknologi chip fotonik tetapi juga memberikan kontribusi yang signifikan terhadap pengembangan industri chip fotonik global.
Dalam dekade terakhir, teknologi fotonik telah menjadi titik fokus bagi generasi teknologi informasi berikutnya, kecerdasan buatan, kendaraan pintar, dan perawatan kesehatan.Ini juga dianggap sebagai salah satu teknologi utama untuk mempertahankan posisi terdepan di pasar internasional oleh negara -negara terkait.
Sederhananya, chip fotonik adalah chip yang menggunakan sinyal optik untuk akuisisi data, transmisi, perhitungan, penyimpanan, dan tampilan.Chip fotonik sangat dicari di era saat ini terutama karena dua keunggulan: kinerja dan manufaktur.
Keuntungan 1: Kecepatan komputasi tinggi, konsumsi daya rendah, dan latensi rendah
Dibandingkan dengan chip elektronik tradisional, chip fotonik memiliki banyak keunggulan, terutama dalam hal kecepatan tinggi dan konsumsi daya rendah.Sinyal optik mentransmisikan dengan kecepatan cahaya, kecepatan yang sangat meningkat;Idealnya, chip fotonik menghitung sekitar 1000 kali lebih cepat daripada chip elektronik.Komputasi fotonik mengkonsumsi lebih sedikit energi, dengan konsumsi daya komputasi optik yang diharapkan serendah 10^-18 joule per bit (10^-18 j/bit).Dengan konsumsi daya yang sama, perangkat fotonik ratusan kali lebih cepat daripada perangkat elektronik.
Selain itu, cahaya memiliki kemampuan alami untuk pemrosesan paralel dan teknologi multiplexing divisi panjang gelombang dewasa, sangat meningkatkan kapasitas pemrosesan data, penyimpanan, dan bandwidth chip fotonik.Frekuensi, panjang gelombang, keadaan polarisasi, dan fase gelombang cahaya dapat mewakili data yang berbeda, dan jalur cahaya tidak saling mengganggu saat melintasi.Karakteristik ini membuat foton mahir pada komputasi paralel, cocok dengan jaringan saraf buatan, di mana sebagian besar proses komputasi melibatkan "multiplikasi matriks."
Secara keseluruhan, chip fotonik memiliki kecepatan komputasi yang tinggi, konsumsi daya rendah, dan latensi rendah, dan kurang rentan terhadap perubahan suhu, medan elektromagnetik, dan kebisingan.
Keuntungan 2: persyaratan manufaktur yang lebih rendah
Tidak seperti chip sirkuit terintegrasi, chip fotonik memiliki persyaratan manufaktur yang relatif lebih rendah.Hambatan teknis tertinggi terletak pada desain dan manufaktur epitaxial.Rute teknologi cahaya memiliki keunggulan seperti kecepatan tinggi, konsumsi energi rendah, dan anti-crosstalk, memungkinkannya menggantikan banyak fungsi elektronik.
Sui Jun, Presiden Teknologi Mikroelektronika Xintong Tiongkok (Beijing) Co., Ltd., pernah menyatakan, "Chip fotonik tidak perlu menggunakan mesin litografi yang sangat tinggi seperti mesin litografi elektronik yang dapat dilakukan untuk chip elektronik.memproduksinya menggunakan bahan dan peralatan domestik yang relatif matang. "
Mengenai apakah chip fotonik akan menggantikan chip elektronik, penting untuk memahami kemacetan saat ini yang menghadap chip elektronik.
Tantangan pertama untuk chip elektronik adalah keterbatasan hukum Moore.Dalam hampir 50 tahun terakhir, kepadatan transistor dapat menggandakan setiap 18-20 bulan, tetapi dari sudut pandang fisik, ukuran atom mendekati 0,3 nanometer.Ketika proses semikonduktor mencapai 3 nanometer, sangat dekat dengan batas fisik, sehingga hampir tidak mungkin untuk terus menggandakan setiap 18-20 bulan.