Lyset redder Moores lov

Moores lov ble fremsatt i 1965 av en av Intels grunnleggere, Gordon Moore. Den forutså at størrelsen på transistorene brukt i mikroprosessorer ville krympes til halvparten hvert andre år, og dermed tillate dobbelt så mange transistorer på en silisiumbrikke av samme størrelse. Resultatet blir dobbel datahastighet annethvert år.

Gordon Moore mente i utgangspunktet at loven ville være gjeldende frem til 1975, men den har fortsatt vært gjeldende – man kan nesten stille klokka etter den – frem til i dag.

Nå har transistorene imidlertid blitt så små mange (over én milliard, mot 60 i 1965), at mer kraft er nødvendig for å holde prosessoren i gang. Kraft som kunne blitt brukt til økt hastighet, brukes i stedet for å svitsje av og på de små, ekstremt tettsittende transistorene, hvilket igjen gir økt varmeutslipp.

I tillegg er det nå vanskelig å plassere transistorene noe særlig tettere, fordi det kan resultere i innbyrdes forstyrrelser kjent som ”cross talk”.

Svaret ligger i lyset
Ved å bruke lys i stedet for elektriske ledninger for å få prosessoren til å kommunisere med transistorene, eliminerer man begrensningene man nå står ovenfor.

Slike optiske kretser kalles fotonikk, og brukes allerede i moderne internettilkoblinger. Nemlig fibernett. Lys er også prinsippet i optiske digitalkabler som brukes i hi-fi- og hjemmekino-sammenheng.

Lys er langt mer energieffektivt enn elektriske ledninger, og en enkel fiberoptisk tråd kan overføre tusen ulike bølgelengder av lys samtidig, hvilket gjør at flere kommandoer kan utføres samtidig på et lite område, og eliminere ”cross talk” mellom transistorene.

Bakoverkompatibel
Utfordringen er implementere fotonikk på en måte som gjør at man ikke trenger å forkaste alt utstyret man i dag bruker til å lage mikroprosessorer. Produsentene kommer ikke til å gå helt bort fra dagens infrastruktur, det blir altfor dyrt. I stedet må fotonikken integreres side ved side med det elektroniske.

I fjor demonstrerte forskere hos University of Colorado Boulder, Massachusetts Institute of Technology og Micron Technology Inc for første gang at en slik integrering er mulig, ved å bygge fotonikk med nøyaktig samme produksjonsmetode som man gjør dagens mikroprosessorer med. Men i stedet for å bare lage elektriske kretser, brukte de optiske ganger mellom de elektroniske kretsene, så de kunne kommunisere med hverandre.

Forrige måned har forskerne beskrevet hvordan den optiske modulatoren som konverterer data til lysstråler kan forbedres til å bli mer energieffektiv. Den nye optiske modulatoren er kompatibel med produksjonsprosessen som i dag brukes i prosessoren i for eksempel PlayStation 3.

En annen type optisk modulator har også beskrevet, en som er kompatibel med produksjonsprosessen man i dag bruker til å lage minnebrikker, samt mesteparten av verdens high-end-mikroprosessorer, kjent som ”bulk CMOS”.

Fremtiden ser lys ut!

Kilde: sciencedaily.com