Výkon počítačových čipů se každé dva roky zdvojnásobuje, tvrdí známý Mooreův zákon. V posledních letech se ale zdálo, že se vývoj zpomalil - čipy jsou už tak malé, že výrobci už nemají pro další miniaturizaci a navyšování výkonu příliš prostoru.
Vědci ale v tichosti pracují na novince, která má umožnit výrobu několikanásobně rychlejších procesorů s mnohonásobně menší spotřebou energie.
Kouzelnou technologií, která to umožní, je světlo. Vítejte do světa integrované fotoniky, kde se informace šíří prostřednictvím laserového paprsku.
Biliony a biliardy
Zřejmě nejdál je ve vývoji nových chipů firma HP. Její procesor budoucnosti vzniká pod kódovým označením Corona, napsal technologický magazín Wired.
Procesor s 256 jádry pospojovanými v 64 skupinách po čtyřech má dosahovat výkonu až 10 teraflops (zjednodušeně řečeno 10 bilionů operací za vteřinu).
Pro srovnání - běžná kalkulačka má výkon v maximálně v desítkách flops, na druhou stranu nejvýkonnější superpočítač světa - japonský K computer - dosáhne se svými 700 000 jádry a energetickou spotřebou přes 12 MW výkonu přes 10 petaflops (10 biliard, tedy 10 000 000 000 000 000 operací za vteřinu).
Až šestkrát rychlejší
Skok ve výkonu má Corona dosáhnout díky tomu, že se o výměnu informací mezi jádry budou starat miniaturní laserové paprsky. Čip má s pamětí komunikovat neuvěřitelnou rychlostí 10 TB za vteřinu a s ostatními čipy rychlostí 20 TB za vteřinu.
I ty nejnáročnější aplikace by tak na novém procesoru měly běžet dvakrát až šestkrát rychleji, než na dnešních čipech. A výkon pouhých pěti takových procesorů by se měl měl vyrovnat rychlosti dnešních superpočítačů.
Vědci už se těší, že s jejich pomocí překonají hranici 1 exaflops, tedy trilion (1 000 000 000 000 000 000) operací za vteřinu a postaví počítač až stokrát výkonnější než K computer.
Minilasery v čipech
Komunikace prostřednictvím optického přenosu dnes používají například telekomunikační sítě - najdete ji třeba v optických kabelech. Vědci se teď snaží lasery zabudovat i do miniaturních čipů.
Každé jádro procesorů budoucnosti bude vybaveno samostatným "minilaserem", jehož prostřednistvím si bude vyměňovat data s ostatními jádry zapojenými do optické sítě.
Rychlost čipu se bude regulovat podle toho, jak vysoký výkon bude zrovna zapotřebí. Kromě navýšení výkonu to bude znamenat také neuvěřitelné snížení spotřeby energie.
Kam až může klesnout spotřeba
Zatímco dnešní technologie spotřebuje pro komunikaci procesoru a paměti rychlostí 10 TB za vteřinu přibližně 160 wattů, laserové čipy budou podle výpočtů HP pro stejnou rychlost potřebovat neskutečných 6,4 wattu.
To by mělo mít dalekosáhlé důsledky pro dnešní datacentra, která provozují (a chladí) tisíce výkonných serverů. Nové čipy by také mohly pomoci ke zvýšení přenosové kapacity internetu.
Převrat by mohly znamenat i pro věčně vybité smartphony, tablety a laptopy. Už jako třešínka na dortu působí fakt, že optické čipy jsou narozdíl od těch dnešních imunní vůči elektromagnetickému rušení.
Miniautirní laser
Firma HP není samozřejmě ve vývoji optických čipů sama. Ke stejnému cíli míří také Intel s projektem Runnemede, NVIDIA s projektem Echelon nebo výzkumíci MIT s Angstromem.
Problémem je, že některé technologie potřebné k výrobě optických čipů, zatím neexistují (nebo donedávna neexistovaly). Až předloni se například výzkumíkům zřejmě podařilo vyřešit hlavní probém: jak vyrábět dostatečně miniaturní lasery.
Vědci z MIT vynalezli metodu, jak přímo na křemíkovém čipu "postavit" laser za použití prvku germanium.
Podle šéfa tohoto výzkumu Lionela Kimerlinga provedou výrobci čipů první praktické pokusy s výrobou komponentů pro optické čipy ještě v letošním roce. A sama firma HP předpovídá dokončení projektu Corona na rok 2017. Máme se na co těšit.
TIP: Líbí se vám naše články? Sledujte Dataramu na Facebooku, na Google+ nebo na Twitteru!
