「光子」取代「電子」！光處理器問世，速度比現行處理器快 50 倍

作者 呂 紹玉 | 發布日期 2015 年 12 月 30 日 17:01 | 分類 尖端科技 , 晶片

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世界上第一個靠「光」傳輸資料的微處理器終於問世。這個靠光傳輸資料的單晶片處理器，比起市面上靠電傳輸的處理器，速度快上 10 至 50 倍，但所需的電量大幅減少，在晶片體積微縮技術近乎達到極限的當下，光微處理器的誕生或許是半導體產業迎接 2016 年的新曙光。

光微處理器由科羅拉多大學波德分校研究員，與加州大學柏克萊分校、MIT 的研究人員共同開發，研究 24 日發表於《Nature》科學期刊。

研究人員把光子通訊應用在「電子－光子」系統的晶片上，該晶片整合超過 7000 萬個電晶體以及 850 個光子輸入／輸出元件，提供邏輯電路、記憶體和連接功能。

研究的共同通訊作者、科羅拉多大學波德分校電子、電腦與能源工程系助理教授 Miloš Popović 說，光誘導式晶片會徹底改變電腦、智慧型手機、超極電腦、大型運算中心的運算與網路的晶片架構。

現有的處理器靠邏輯電路傳輸資料，但是隨著資料傳輸速度越快、資料量越大，需要的電力也就越大，也就成為發展的一項限制。為了克服電力限制，研究人員轉向研究光子或者光誘導式科技，因為在同樣電量下，光能傳輸的距離比較遠，甚至還能藉由不同顏色的光並聯下，同時傳輸多項資料。

這顆光微處理器每平方毫米的頻寬為每秒 300Gb，比市面上現行的處理器快 10 倍至 50 倍，其使用的光源為紅外線，波長小於 1 微米（1/1000 mm），大概只有人類頭髮百分之一的厚度，Miloš Popović 說，這使得晶片上的光通訊接口可以傳輸密度非常高的封包，也因此總頻寬大上許多。

雖然是項突破性的新科技，但這顆結合電晶體和光子元件的光處理器並非採用客製化製程做出光子結構，畢竟電子和光子的製程相互衝突，會使得生產製程相當複雜，研究人員採用一種稱為「zero-change」的方法整合光子元件，可以採用現行微處理器的標準晶圓代工製程，這使得光處理器能夠在近期內大量生產，應用到現有的產品上，包括上面提到過得電腦、智慧型手機、超級電腦、資料中心等。