בשנת 1965 הציע גורדון מור, מייסד משותף של אינטל, את חוק מור, וחיז כי צפיפות הטרנזיסטורים על צ'יפס תכפיל כל 18 עד 24 חודשים.עם זאת, לאחר עשרות שנים של פיתוח, שבבים אלקטרוניים מבוססי סיליקון מתקרבים למגבלות התיאורטיות הפיזיות של יכולותיהם.
הופעתם של צ'יפס פוטוני נתפסת כדרך מרכזית לפרוץ את מגבלות החוק של מור.
לאחרונה פיתחה צוות בהנהגתו של פרופסור חבר וואנג צ'נג מאוניברסיטת העיר בהונג קונג, בשיתוף עם חוקרים מהאוניברסיטה הסינית בהונג קונג, שבב פוטוני של מיקרוגל באמצעות ליתיום ניובאט כפלטפורמה.שבב זה מעבד אותות מהירה יותר וצורכים פחות אנרגיה, באמצעות אופטיקה לעיבוד אותות אלקטרוניים אנלוגיים מהירה במיוחד.
המחקר פורסם ב"טבע "ב- 29 בפברואר.דווח כי שבבי פוטון משולבים של ליתיום ניובאט משולבים הם לא רק פי 1000 מהיר יותר ממעבדים אלקטרוניים מסורתיים, אלא יש גם רוחב פס לעיבוד סופר רחב ודיוק חישובי גבוה במיוחד, עם צריכת אנרגיה נמוכה יותר.
הרעיון של צ'יפס פוטוני כבר לא מוכר, וטכנולוגיות חדשות בתחום השבבים הפוטוניים מתגלים לעתים קרובות.לדוגמה, בדצמבר 2022, צוות בראשותו של פרופסור זו ווייוון מהמחלקה להנדסת אלקטרוניקה בבית הספר למידע אלקטרוני והנדסת חשמל של אוניברסיטת שנחאי ג'יאו טונג הציע רעיון חדשני המצטלב פוטוניקה עם מדעי חישוב.הם פיתחו סוג חדש של שבב עיבוד טנזור פוטוני המסוגל לפעולות התפתחות טנזור במהירות גבוהה.התוצאות פורסמו ב"טבע "תחת הכותרת" עיבוד זרם טנזור מסדר גבוה על בסיס שבבים פוטוניים משולבים. "
יתר על כן, חוקרים סיניים ביצעו פריצות דרך משמעותיות במעגלים משולבים פוטוניים, טרנזיסטורים פוטוניים ומחשוב אופטי.הישגים אלה לא רק מדגימים את כוחו של סין בטכנולוגיית השבבים הפוטוניים, אלא גם תורמים תרומה משמעותית לפיתוח ענף השבבים הפוטוניים העולמיים.
בעשור האחרון, הטכנולוגיה הפוטונית הפכה למוקד לדור הבא של טכנולוגיית מידע, בינה מלאכותית, כלי רכב חכמים ובריאות.זה נחשב גם לאחת הטכנולוגיות העיקריות לשמירה על עמדה מובילה בשוק הבינלאומי על ידי מדינות קשורות.
במילים פשוטות, שבב פוטוני הוא שבב המשתמש באותות אופטיים לרכישת נתונים, שידור, חישוב, אחסון ותצוגה.שבבים פוטוניים מבוקשים מאוד בעידן הנוכחי בעיקר בגלל שני יתרונות: ביצועים וייצור.
יתרון 1: מהירות מחשוב גבוהה, צריכת חשמל נמוכה וחביון נמוך
בהשוואה לשבבים אלקטרוניים מסורתיים, לשבבים פוטוניים יתרונות רבים, בעיקר מבחינת מהירות גבוהה וצריכת חשמל נמוכה.אותות אופטיים משדרים במהירות האור, ומגדילים מאוד את המהירות;באופן אידיאלי, צ'יפס פוטוני מחשב פי 1000 מהיר יותר מאשר שבבים אלקטרוניים.מחשוב פוטוני צורך פחות אנרגיה, כאשר צריכת החשמל של מחשוב אופטי צפויה להיות נמוכה עד 10^-18 ג'ולס לכל סיביות (10^-18 j/bit).עם אותה צריכת חשמל, מכשירים פוטוניים מהירה מאות פעמים ממכשירים אלקטרוניים.
בנוסף, לאור יש יכולת טבעית לעיבוד מקביל וטכנולוגיית ריבוי חטיבת אורך גל בוגר, ומשפרת מאוד את יכולת עיבוד הנתונים, האחסון ורוחב הפס של שבבי פוטוניים.התדר, אורך הגל, מצב הקיטוב ושלב גלי האור יכולים לייצג נתונים שונים, ונתיבי אור אינם מפריעים זה לזה בעת מעבר.מאפיינים אלה הופכים את הפוטונים למיומנים במחשוב מקביל, ומתאימים היטב לרשתות עצביות מלאכותיות, בהן רוב תהליך המחשוב כרוך ב"כפל מטריקס ".
בסך הכל, שבבי פוטוניים כוללים מהירות מחשוב גבוהה, צריכת חשמל נמוכה וחביון נמוך, והם פחות רגישים לשינויים בטמפרטורה, בשדות אלקטרומגנטיים ורעש.
יתרון 2: דרישות ייצור נמוכות יותר
שלא כמו שבבי מעגלים משולבים, לשבבים פוטוניים יש דרישות ייצור נמוכות יחסית.המחסומים הטכניים הגבוהים ביותר שוכנים בתכנון וייצור אפיטקסיאלי.לתוואי האור הטכנולוגי יש יתרונות כמו מהירות גבוהה, צריכת אנרגיה נמוכה ואנטי-פיקוח, המאפשרות לו להחליף פונקציות רבות של אלקטרוניקה.
סוי יוני, נשיא טכנולוגיית המיקרואלקטרוניקה של Xintong בסין (בייג'ינג) ושות 'בע"מ, צוין פעם אחת, "שבבים פוטוניים אינם צריכים להשתמש במכונות ליטוגרפיה יוקרתית במיוחד כמו מכונות ליטוגרפיה אולטרה סגולות קיצוניות (EUV) הנדרשות למכונות אלקטרוניות. אנחנו יכוליםמייצרים אותם באמצעות חומרים וציוד ביתיים יחסית בוגרים. "
לגבי האם שבבים פוטוניים יחליפו שבבים אלקטרוניים, חשוב להבין את צווארי הבקבוק הנוכחיים הפונים לשבבים אלקטרוניים.
האתגר הראשון של צ'יפס אלקטרוני הוא מגבלת החוק של מור.כמעט 50 השנים האחרונות, צפיפות הטרנזיסטורים יכולה להכפיל כל 18-20 חודשים, אך מבחינה פיזית, גודל האטום קרוב ל 0.3 ננומטרים.כאשר תהליך המוליכים למחצה מגיע ל -3 ננומטרים, הוא קרוב מאוד לגבול הפיזי, מה שמאפשר כמעט להמשיך להכפיל כל 18-20 חודשים.