Penemuan cara membuat Processor lebih cepat dan tetap dingin

Para peneliti dari MIPT telah menemukan solusi untuk masalah yang kini sering terjadi pada komputer yaitu overheating komponen. Jadi, ini berguna dalam proses transfer data kecepatan tinggi pada tingkat mikroprosesor optoelektronik masa depan. Cara baru yang di gunakan ini akan dapat menjadi puluhan ribu kali lebih cepat dari mikroprosesor yang ada saat ini. Dalam makalah yang diterbitkan di ACS Photonics, para peneliti telah menunjukkan cara yang efisien pada pendingin chip optoelektronik menggunakan heatsink standar industri.
prosessor cepat dan dingin Kecepatan multicore dan manycore yang ada pada mikroprosesor yang telah banyak digunakan dalam sistem komputer berkinerja tinggi saat ini tidak begitu banyak bergantung pada kecepatan inti individu, tetapi lebih bergantung pada waktu yang diperlukan pada transfer data antar inti (core). Interkoneksi tembaga listrik yang digunakan di mikroprosesor saat ini terbatas dalam bandwidth, dan tidak dapat mempertahankan kemajuan kinerja prosesor. Dengan kata lain, menggandakan jumlah core tidak akan melipatgandakan kekuatan pemrosesan.

Perusahaan terkemuka dalam bidang industri semikonduktor seperti IBM, Oracle, Intel, dan HP, membayangkan beralih dari elektronik untuk Photonics, dan mereka sedang berinvestasi miliaran dolar dalam hal ini. Mengganti elektron dengan foton akan berarti bahwa sejumlah besar data dapat ditransfer antara core prosesor hampir seketika, yang berarti bahwa kinerja prosesor akan hampir sebanding dengan jumlah core.

Namun, karena difraksi, komponen fotonik tidak mudah untuk dibuat sekecil komponen elektronik. Dimensi mereka tidak bisa lebih kecil atau kurang lebih sama dengan panjang gelombang cahaya (~ 1 mikrometer atau 1000 nanometer), namun sepertinya transistor akan segera menjadi sekecil 10 nanometer. Masalah mendasar ini dapat diselesaikan dengan beralih dari gelombang massal ke permukaan gelombang, yang dikenal sebagai surface plasmon polaritons (SPPs). Ini akan membatasi cahaya pada skala nano. Seiring dengan berkembangnya pusat penelitian pada perusahaan terkemuka dalam bidang industri dan laboratorium universitas terkemuka, ilmuwan Rusia dari Laboratorium nanooptics dan Plasmonics dari MIPT Center of Nanoscale Optoelektronik juga membuat kemajuan yang baik dalam bidang ini.

Kesulitan utama yang dihadapi para ilmuwan adalah kenyataan bahwa SPPs diserap oleh logam, yang merupakan bahan utama dalam plasmonics. Efek ini mirip dengan resistensi dalam elektronik, di mana energi elektron yang hilang dan diubah menjadi panas ketika arus melewati resistor. kerugian SPPs dapat dikompensasikan dengan memompa energi tambahan ke dalam SPPs tersebut. Namun, memompa ini akan menghasilkan panas tambahan, yang pada gilirannya akan menyebabkan peningkatan suhu dalam komponen plasmonic dan prosesor secara keseluruhan. Penyerapan lebih tinggi dalam logam, semakin besar kerugiannya dan pemompa yang lebih kuat akan dibutuhkan.

Sebuah siklus terbentuk di mana suhu bisa naik sedemikian rupa sehingga chip prosesor akan terbakar. Hal ini tidak mengherankan, karena daya pemanas per unit permukaan pandu plasmonic aktif dengan kompensasi kerugian melebihi 10 kW / cm2, yang dua kali lebih tinggi dari intensitas radiasi matahari di permukaan matahari.

Dmitry Fedyanin dan Andrey Vyshnevyy, peneliti di Laboratorium MIPT tentang nanooptics dan Plasmonics, telah menemukan solusi untuk masalah ini. Mereka telah menunjukkan bahwa kinerja tinggi chip optoelektronik dapat didinginkan.

Berdasarkan hasil simulasi numerik, Fedyanin dan Vyshnevyy menyimpulkan bahwa jika chip optoelektronik dengan waveguides plasmonic aktif ditempatkan di udara, suhu akan meningkat beberapa ratus derajat Celsius, yang akan menyebabkan kerusakan. Interface termal berlapis-lapis dari nano dan mikrometer tebal, dikombinasikan dengan sistem pendingin sederhana, dapat mengurangi suhu chip dari beberapa ratus derajat untuk sekitar sepuluh derajat sehubungan dengan suhu lingkungan. Ini membuka prospek untuk pelaksanaan mikroprosesor optoelektronik dengan kinerja tinggi dalam berbagai aplikasi termasuk superkomputer.

Informasi lebih lanjut anda dapat mencari: Andrey A. Vyshnevyy et al. Self-Heating and Cooling of Active Plasmonic Waveguides, ACS Photonics (2015). DOI: 10.1021/acsphotonics.5b00449

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel