Vědci přišli s převratným typem procesoru. Snoubí fotony a elektrony

Nový čip využívá pro přenos vstupních a výstupních operací optická vlákna.

Nečekaný zázrak.

Takovou přezdívku si u odborníků velmi rychle získal nový typ procesoru, se kterým nedávno přišla skupina vědců ze tří spolupracujících amerických univerzit.

Jejich výzkum, který zveřejnil vědecký časopis Nature, prakticky nikdo nečekal. Slibuje přitom převratné změny v budoucím vývoji procesorů.

O co vlastně jde? Procesor, který snoubí fotony a elektrony, úžasně rychlý při přesunu dat a vyrobený stejnými postupy jako dosavadní čipy.

Dvaadvacet výzkumníků z MIT, Berkeley a Coloradské univerzity v Boulderu vyvinulo čip, který používá světlo místo elektřiny k transportu dat. Fotony čip využívá pro vstupní a výstupní operace (takzvané IO), samotné výpočetní operace obstarává klasické elektronické jádro. Transfer je díky tomu mnohem rychlejší. Vědci tvrdí, že se svým prototypem dosáhli propustnosti až 300 gigabitů za sekundu na čtvereční milimetr – tedy desetkrát až padesátkrát více, než zvládají procesory v současné době na trhu.

Specifikace fotonicko-elektronického čipu

  • Velikost čipu: 3 mm x 6 mm
  • Výrobní proces: 45 nm
  • Počet tranzistorů: 70 milionů
  • Počet fotonických komponent: 850
  • Počet jader: 2
  • Maximální frekvence procesoru: 1,65 GHz
  • Teoretická propustnost, kdyby všechny transceivery čipu byly aktivní: 550 Gb/s Tx, 900 Gb/s Rx

Podle výzkumníků se jedná o velký technologický milník. „Je to první procesor, který může pomocí světla komunikovat s vnějším světem. Žádný jiný procesor nemá fotonické I/O v chipu,“ pochvaloval si hlavní výzkumník, profesor elektrického inženýrství a počítačových věd z Kalifornské univerzity Vladimir Stojanović.

Plod úsilí tří univerzit je obzvláště zajímavý pro datacentra. Díky využití fotonů potřebuje tento typ procesoru mnohem méně energie na stejné operace. Na přesun jednoho terabitu dat za sekundu na paměť mimo čip spotřebuje pouze 1,3 Wattu. Podle jednoho z výzkumníků Chena Suna je přitom zhruba dvacet až třicet procent energie v datacentrech spotřebováno právě na přesun dat mezi procesory, pamětmi a síťovými prvky. Nasazením technologií postavených na procesech, které vědci demonstrovali, by datacentra mohla ušetřit až třetinu ze své obrovské spotřeby energie.

Pohled na nový fotonicko-elektronický čip ve velkém zvětšení. Čip obsahuje speciální fotonické komponenty.

Práci na fotonicko-elektronickém čipu si mezi sebou rozdělily tři univerzity. Autor: Glenn Asakawa.

Zde se blížíme k bodu, kde by v každém podobném článku zaznělo: „Ale bohužel si na zavedení do praxe ještě nějakou dobu počkáme.“ Popisovaný výzkum je však jedinečný v tom, že se odborníci pokusili převratný procesor vytvořit pomocí současných procesů.

A to se jim také povedlo. Sestavili plány architektury, předali je továrně GlobalFoundries v New Yorku a ta jim na zakázku čip vyrobila. Prakticky nic tak nebrání masové výrobě dalších procesorů. Díky tomu, že nepotřebují speciální podmínky, mohou být také produkovány relativně levně.

Zatím sice není jasné, kdy se dočkáme jejich nasazení v datacentrech, sami vědci už ale založili dva nové start-upy, které se dalšímu vývoji a prodeji čipů chtějí věnovat.

Pokud se chcete o procesoru dozvědět více a vládnete angličtinou, můžete si prostudovat přímo vědecký článek na webu Nature nebo si projít shrnutí na stránkách univerzit Berkeley či podrobný text na webu CU Boulder.

Správné místo pro vaše data

NAŠE DATACENTRA NALEZNETE V PRAZE I V BRNĚ