Эффект, благодаря которому возможна запись информации в кремниевом кольцевом микрорезонаторе с помощью импульсов света разной интенсивности, открывает новые возможности по созданию быстродействующих модулей памяти для компьютеров будущего.
16.11.2021
Сегодня современные электронные вычислительные машины подходят к пределу своих возможностей по соотношению производительности к энергозатратам. Поэтому научные группы по всему миру разрабатывают логические интегральные схемы на альтернативных принципах, которые будут более компактными, энергоэффективными и быстродействующими. Одним из видов таких схем является фотонная интегральная схема, в которой передача, хранение и обработка информации производится с помощью света.
«Мы впервые показали, что в миниатюрных кремниевых кольцевых микрорезонаторах диаметром около 0,2 мм существуют стабильные нелинейные эффекты, которые позволяют записывать данные с помощью оптических импульсов. Это стало возможно благодаря существующему в данной структуре эффекту бистабильности».
Кремниевые кольцевые микрорезонаторы выполнены по широко распространенной технологии изготовления компонентов для полупроводниковых приборов – кремний на изоляторе. Для переключения выходного состояния используются оптические импульсы различной интенсивности: низкая кодирует «0», высокая – «1». Таким образом записывается информация. Результаты экспериментов, изложенные в статье в научном журнале Optics Communications, показали, что система может находиться в таком состоянии до следующего информационного сигнала.
«Получается очень простой принцип работы, при этом без использования классической электроники. В дальнейшем, мы планируем использовать этот принцип для создания оптической ячейки памяти. Совокупность таких ячеек является основой для создания быстродействующих оптических запоминающих устройств. Понимание таких нелинейных эффектов – это важный шаг в направлении создания фотонных интегральных схем», – поясняет Андрей Александрович Никитин.
Проект находится в русле многолетней работы сотрудников кафедры физической электроники и технологии по исследованию новых физических эффектов в твердом теле, которые имеют большие перспективы для создания устройств хранения и обработки информации. В 2020 году ЛЭТИ получил мегагрант Правительства Российской Федерации на проведение разработок в области резервуарных вычислений на принципах магноники.
Работы в данной области соответствуют научно-исследовательской политике университета в рамках программы развития Приоритет 2030, а также стратегическому проекту №1 «Наногетероструктурная электроника, фотоника и радиофотоника», который решает прорывную задачу разработки и внедрения в производство нового типа ЭКБ – фотонных интегральных схем на основе наногетероструктур.
