Chip totalmente óptico de 100 GHz quebra limites de velocidade de clock em impulso dramático para desenvolvimento de IA, 6G, veículos autônomos
Um novo chip de 100 gigahertz que aproveita a luz — não a eletricidade — para sincronizar processadores pode abrir caminho para o futuro da computação de IA de alta velocidade, das comunicações de última geração e do sensoriamento remoto, de acordo com um grupo internacional de cientistas liderado pela Universidade de Pequim, na China.
Os pesquisadores disseram que o design totalmente óptico redefiniu como os sinais de clock eram gerados para os chips, abrindo as portas para uma computação mais rápida e eficiente.
O processador principal de qualquer computador – sua unidade central de processamento (CPU) – depende do pulso constante e da frequência específica gerada por um sinal de clock para sincronizar suas funções internas.
A velocidade de um processador – sua velocidade de clock – governa a rapidez com que uma CPU pode executar instruções e é medida em gigahertz (GHz). Por exemplo, uma CPU com uma velocidade de clock de 2 GHz pode executar 2 bilhões de ciclos de clock por segundo.
Geralmente, quanto maior a velocidade do clock, mais instruções uma CPU pode executar em um determinado período, o que significa maiores capacidades de computação.
A equipe, composta por membros do laboratório estadual de sistemas e redes avançadas de comunicações ópticas da Universidade de Pequim, do Instituto de Pesquisa de Informação Aeroespacial da Academia Chinesa de Ciências e da Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara, nos Estados Unidos, publicou suas descobertas no periódico revisado por pares Nature Electronics na semana passada.
O autor principal, Chang Lin, professor assistente do Instituto de Tecnologia da Informação e Comunicação da Universidade de Pequim, disse que a equipe escolheu a luz como meio de transmissão e processamento de informações para melhorar a velocidade da computação.
Os chips tradicionais geravam sinais de clock usando osciladores eletrônicos, mas esse método consumia muita energia, gerava muito calor e não aumentava significativamente a velocidade, disse Lin ao jornal estatal Guangming Daily.
Outra desvantagem: os chips geralmente só podem operar em uma velocidade de clock primária, o que significa que diferentes aplicações exigem tecnologias de fabricação de chips completamente diferentes, aumentando o custo dos chips.
“Nosso chip usa luz como meio para gerar sinais de relógio por meio de fótons”, disse Chang. “A luz viaja muito mais rápido do que a eletricidade, então usar relógios de fótons para processar informações é muito mais rápido do que relógios eletrônicos.”
A equipe desenvolveu um “microcomb on-chip” que pode sintetizar sinais de frequência única e banda larga que cobrem uma ampla banda de frequência e fornecem relógios de referência para os componentes eletrônicos do sistema, de acordo com o estudo.
“Ao construir um anel que parece uma pista de corrida no chip, a luz pode 'correr' continuamente na velocidade da luz. O tempo de cada volta é então usado como o padrão do relógio no chip”, disse Chang.
“Como uma volta levaria alguns bilionésimos de segundo, o relógio pode regular o tempo em uma velocidade ultra-alta.”
Chips equipados com a nova tecnologia podem cobrir diversas bandas de frequência de micro-ondas, acrescentou Chang.
“Este chip suporta comunicações de telefonia móvel de 5G a 6G , bem como velocidades ainda maiores. Com a nova tecnologia de chip, não há mais necessidade de atualizar o hardware do telefone móvel sempre que a tecnologia de comunicação avança”, disse ele.
“Enquanto as GPUs e CPUs existentes rodam em torno de 2 a 3 GHz, nossa equipe atingiu uma velocidade de clock de mais de 100 GHz. Isso significa que podemos calcular mais em menos tempo, fornecendo maior poder de computação para o desenvolvimento da inteligência artificial.”
A equipe disse que conseguiu produzir milhares de chips idênticos em wafers de 20 cm (8 polegadas), enquanto continuava trabalhando para resolver problemas de estabilidade e otimizar processos de embalagem, de acordo com a MIT Technology Review China.
Resolver esses problemas abriria caminho para aplicativos amigáveis ao consumidor.
A Universidade de Pequim disse que a nova tecnologia “traria mudanças revolucionárias aos campos da comunicação e da percepção”.
“Ele pode reduzir significativamente o consumo de energia e os custos de equipamentos para estações base de telefonia móvel, ao mesmo tempo em que melhora a precisão da percepção e a velocidade de resposta na direção autônoma”, afirmou.
Fonte: scmp
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