颠覆！100GHz 计算机问世!

来源：半导体创芯网

计算机的时钟速度决定了其执行指令的速度，是性能的关键因素。历史上，时钟速度一直遵循摩尔定律稳步提升。然而，在21世纪初，时钟速度便停滞在了大约5GHz左右。尽管如此，两大重大障碍阻碍了进一步的进展。

第一个障碍是丹纳德缩放定律（Dennard scaling），该定律认为缩小晶体管尺寸可以保持效率。然而，更小的晶体管会泄漏电流，导致功耗增加。同时，冯·诺依曼瓶颈限制了内存和处理器之间的数据传输速度。

这些挑战使得对超高速处理的需求受到了阻碍。但根据预发布在arXiv上的一项研究，这种情况可能很快会发生改变。首款100GHz全光学计算机横空出世，通过使用光代替电来驱动，从而避开了上述限制，为超高速计算开辟了新的道路。

这台新型计算机的核心是一个递归神经网络的光学实现。该设备完全在光学领域内运行，利用激光脉冲来处理数据。其中一个关键组件是光学腔，它同时作为存储器和计算层。在这里，光信号以由激光脉冲频率决定的惊人速度进行循环和操控。

这种架构使得全光学计算机能够以无与伦比的速度和效率执行信号分类、时间序列预测和图像生成等任务。与传统设计不同，光学方法消除了与数据传输和功率密度相关的瓶颈。

这种性质的计算机有望彻底改变高速通信、超快成像和生成式人工智能领域，特别是如果与一些研究人员已经开发出的增强型逻辑门相结合的话。此外，自动驾驶车辆可能会依赖这项技术来进行瞬息之间的决策，从而进一步提高自动驾驶电动汽车的可靠性。

展望未来，研究人员的目标是利用薄膜铌酸锂等先进材料，将这项技术集成到紧凑、可扩展的系统中。当然，将一台能够达到100GHz速度的全光学计算机缩放到消费者友好的水平是另一个需要考虑的因素，研究人员无疑将面临艰巨的任务。

但是，如果他们能够成功实现这一目标，我们将看到前所未有的超高速计算机。

EETOP编译整理自：arxiv、bgr

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