XX Международный промышленный Форум
Деловая программа
Деловая программа
Участники–2016
Участники–2016
Стать участником
Стать участником
Подписаться на новости
Подписаться на новости

Ученые МФТИ решили проблему перегрева активных компонентов оптоэлектронных микропроцессоров

19.01.2016

Российские исследователи нашли решение проблемы перегрева активных компонентов оптоэлектронных микропроцессоров.

«Такие процессоры буду работать в десятки раз быстрее современных», – говорится в пресс-релизе МФТИ. Производительность многоядерных процессоров сегодня определяется не столько скоростью работы каждого ядра, сколько скорость обмена данными между ними. Между тем, электрические медные соединения в микропроцессорах ограничены по пропускной способности, что уже не позволяет наращивать производительность: так, двукратное увеличение количества ядер не даёт двукратного роста вычислительной мощности. Поэтому ведущие компании полупроводниковой индустрии, такие как IBM, Oracle, Intel и HP сейчас постепенно переходят от электроники к фотонике, в которой информация передаётся потоками фотонов, а не электронов. Кроме того, возможны гибридные системы.

Так, в оптоэлектронном микропроцессоре вычисления внутри каждого ядра будут вестись за счёт электронов, а информацию между ядрами будут практически мгновенно передавать фотонные компоненты. Однако из-за дифракции фотонные компоненты нельзя так же легко уменьшать, как электронные. Эту проблему ученые решают переходом от объемных электромагнитных волн к плазмон-поляритонам, электромагнитным волнам, способным распространяться вдоль поверхности металлов. Но, так же как протекание тока через резистор вызывает выделение тепла, так и фотонные компоненты разогреваются при прохождении поверхностной электромагнитной волны. Плотность тепловой мощности потерь с единицы поверхности плазмонного волновода составляет 10 кВт/см2, что в два раза превышает плотность излучения у поверхности Солнца.

Сотрудники лаборатории нанооптики и плазмоники МФТИ, нашли способ решения этой проблемы. Они показали, что использование различных термоинтерфейсов – слоев теплопроводящих материалов, находящихся между чипом и системой охлаждения и обеспечивающих беспрепятственный отвода тепла – позволит эффективно охлаждать высокопроизводительные оптоэлектронные чипы.

По результатам компьютерного моделирования Федянин и Вишневый сделали вывод: если оптоэлектронный чип с активными плазмонными волноводами разместить в воздухе, то его температура повысится на несколько сотен градусов Цельсия, что приведет к неработоспособности устройства. Многослойные термоинтерфейсы нано- и микрометровой толщины в сочетании с простыми системами охлаждения способны уменьшить температуру чипа с нескольких сотен до приблизительно 10 градусов Цельсия, выше температуры окружающей среды.

Исследование поддержано грантом Российского научного фонда и программой повышения конкурентоспособности МФТИ «5–100», а его результаты опубликованы в журнале ACS Photonics.

Источник: И-маш.

  • Официальная поддержка
  • Информационные партнеры
  • Партнеры
  • Спонсоры