Täysoptisia muistipiirejä

Karlsruhe Institute of Technologyn (KIT) sekä Münsterin, Oxfordin ja Exeterin yliopistojen tutkijoiden toimesta on kehitetty ensimmäinen täysoptinen mikropiireille soveltuva haihtumaton muistiratkaisu.

Tämä on tärkeä askel tiellä kohti optista tietotekniikkaa, joka toimii nopeammin ja tehokkaammin. Optisissa kuiduissa on jo kauan käytetty valoa tiedonsiirtoon mutta tietokoneissa datan käsittely ja tallennus tapahtuu vielä sähköisesti.

Sähköinen tiedonvaihto prosessorin ja muistin välillä rajoittaa tietokoneen nopeutta. Jotta voitettaisiin tämä niin kutsuttu von Neumannin pullonkaula, ei riitä pelkkä optinen yhteys muistin ja prosessorin välillä, sillä optiset signaalit on muunnettava kuitenkin uudelleen sähköisiksi signaaleiksi.

Tutkijoiden mukaan nyt kehitettyihin muisteihin voidaan kirjoittaa bittejä jopa gigahertsin nopeuksilla. Muisti on myös yhteensopiva tavanomaiselle valokuituiselle tiedonsiirrolle ja uusimmille prosessoreille.

Uudenlainen haihtumaton muisti voi säilyttää dataa vuosikymmeniä. Se tallentaa bittejä metrin miljardisosan kokoiseen soluun, jossa on käytettävissä kahdeksantasoinen muistitila ja jossa voidaan tehdä jopa itsenäisiä laskelmia.

Muistirakenne perustuu faasimuutosmateriaaliin Ge2Sb2Te5 (GST). Nämä materiaalit voivat muuttaa tilaansa kiteisestä (tavallinen) amorfiseen (epäsäännöllinen) ja päinvastoin. Tällä kertaa se tehdään ultralyhyellä aallonpituuden mukaan multipleksatulla valopulssilla. Datan lukemiseen käytetään heikompaa valopulssia.

Haihtumaton täysoptinen mikropiirimuisti voi merkittävästi lisätä tulevaisuuden tietokoneiden suorituskykyä ja vähentää energiankulutusta. Yhdessä täysoptisia liitäntöjen kanssa ne voivat vähentää viiveitä. Energiaintensiivistä muuntamista optisista signaaleista sähköiseksi ja päinvastoin ei silloin enää tarvita.

Aiheesta aiemmin:

Atomien paksuinen kuvakenno