Japans NTT och Intel samarbetar för att utveckla optoelektroniskt fusionschip

Den 29 januari tillkännagav den amerikanska chipjätten Intel att de arbetar med NTT, Japans ledande telekomoperatör, och den sydkoreanska chiptillverkaren SK Hynix för att utveckla nästa generations halvledare baserade på "fotovoltaisk fusionsteknik".
Enligt rapporter ersätter denna teknik elektronisk bearbetning med ljus, som kan användas inuti halvledare för att kraftigt minska strömförbrukningen och beräkna tusentals gånger snabbare. Eftersom miniatyriseringen av halvledare närmar sig sin fysiska gräns anses det vara en ny störande teknik.
Bakgrund till projektet och samarbete
Enligt rapporter i utländska medier kommer Japans ministerium för ekonomi, handel och industri (METI) under New Energy Industry Technology Development Organisation (NEDO) att ge 45 miljarder yen (cirka 305 miljoner dollar) för att stödja detta projekt och två andra projekt. Japans ministerium för ekonomi, handel och industri tror att Japan kan leda världen i en ny generation av "fotovoltaisk fusion" halvledarmassproduktionsteknologi.
Målet med projektet är att senast 2027 etablera enhetsproduktionsteknik som introducerar ljus i halvledare och lagringsteknik som kan lagra data på Tb-nivå, vilket minskar strömförbrukningen med 30 % - 40 % jämfört med tidigare.
För att realisera höghastighets optisk kommunikationsbehandling jämfört med elektricitet är samarbete med halvledartillverkare väsentligt.NTT planerar att samarbeta med Intel inom området för centrala processorer (CPU) och SK Hynix inom området för lagringshalvledare. Dessutom kommer Intel att tillhandahålla rådgivning inom utveckling av produktionsteknik.
Banbrytande halvledare driver framsteg inom optisk datoranvändning
Optisk datoranvändning, en ny typ av bearbetningsmetod som använder ljusvågor som informationsbärare, håller på att bli ett hett område inom vetenskaplig forskning på grund av dess fördelar som snabb bearbetningshastighet och låg strömförbrukning.
Inom dataöverföring används optiska metoder vanligtvis för långdistansöverföring, även inom datacenter. Dessa data omvandlas dock vanligtvis till elektroniska signaler för bearbetning när de når sin destination. Om optisk bearbetning kan utnyttjas fullt ut, kommer den teoretiskt sett att kunna förbättra parallellitet, prestanda och energieffektivitet avsevärt, samtidigt som man undviker energikostnaderna förknippade med fotoelektrisk omvandling.
Globalt har ett antal startups med fokus på optisk bearbetning dykt upp, och många av dem undersöker aktivt hur denna teknik kan tillämpas på AI-bearbetning. Inom området optisk bearbetning är "fotovoltaisk fusion" en spjutspetsforskning, och NTT har gjort ett stort genombrott inom detta område. Företaget har lyckats utveckla världens första basteknologi för ljusbaserade transistorkretsar.
För närvarande omvandlas information som överförs via optisk kommunikation vanligtvis till elektriska signaler av specialutrustning och överförs sedan till servrar i datacenter för bearbetning. Inuti servern ansvarar halvledarkomponenter för att utbyta elektriska signaler, utföra beräkningar och lagra data. Men det framväxande området för optoelektronisk konvergens lovar att ändra detta. Genom solcellsfusion kan komplex informationsbehandling göras direkt i form av optiska signaler utan behov av elektrisk signalomvandling.
Den japanska regeringen lägger också stor vikt vid forskning inom detta område och har gett ett starkt stöd. Japans ministerium för ekonomi, handel och industri kommer att ge 45 miljarder yen till forskning om nästa generations kommunikationsstandard 6G.
Inte bara NTT, utan även andra deltagande företag som Shinko Electric och Kioxia kommer också att investera i denna forskning. Genom denna serie av tekniska samarbeten planerar NTT och andra att säkerställa att halvledarindustrin kan producera enheter som kan absorbera ljus och utveckla lagringsteknik som kan lagra data på terabitnivå senast 2027.
Dessutom arbetar Intel enligt uppgift med teknik som kommer att minska energiförbrukningen med 30-40 %, medan NTT planerar att gradvis förbättra energieffektiviteten genom ION.NTT har som mål att förbättra energieffektiviteten med cirka 10 gånger till 2025 och 100 gånger till 2032 Denna serie av tekniska framsteg förväntas inte bara tänja på gränserna för optisk bearbetningsteknik, utan också åstadkomma dramatiska förändringar och förbättringar inom artificiell intelligens och andra datorintensiva tillämpningsområden.