據(jù)外媒報(bào)道，日本研究人員開發(fā)出一款稱為“PAXEL”的新型處理器。該器件有望繞過摩爾定律，提升運(yùn)算速度與效率。PAXEL 代表光子加速器，安放在數(shù)字計(jì)算機(jī)前端，優(yōu)化執(zhí)行特定的功能，但功耗卻比完全電子化的器件更低。

背景

金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管是大多數(shù)集成電路的基礎(chǔ)，但是它們受制于摩爾定律。摩爾定律指出：“當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個(gè)月便會增加一倍，性能也將提升一倍?！?/span>

然而，這里存在著一個(gè)固有的限制，這個(gè)限制基于處理器芯片的尺寸與電子的量子力學(xué)特性之間的關(guān)聯(lián)方式。換句話說，5納米堪稱晶體管的物理極限。一旦晶體管尺寸低于這個(gè)數(shù)字，由于“量子隧穿效應(yīng)”，電子將不再受制于歐姆定律，穿越了本來無法穿越的勢壘。這樣會引起集成電路的漏電現(xiàn)象，讓晶體管變得不再可靠。

并行處理，可以部分解決摩爾定律所帶來的問題。在并行處理中，多個(gè)處理器可以同時(shí)展開運(yùn)算。然而，這個(gè)方案并不是對每個(gè)應(yīng)用都有效。

創(chuàng)新

然而，值得慶幸的是，光子并不遵守摩爾定律。因此，在美國物理研究所出版的《APL Photonics》期刊上發(fā)表的一篇論文中，研究人員們提出了另一項(xiàng)技術(shù)，即采用光線在集成電路中傳輸數(shù)據(jù)。

下圖所示：用于數(shù)字計(jì)算的電子集成電路的演進(jìn)與瓶頸；云計(jì)算與霧計(jì)算的對比，以及 PAXEL 設(shè)備的使用。

如今，許多新的科研進(jìn)展都采用光子集成電路（PICs）取代電子集成電路。例如，德國明斯特大學(xué)、英國牛津大學(xué)和?？巳卮髮W(xué)開發(fā)出一款新型芯片。它含有人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，這種人工神經(jīng)元能在光線作用下工作，并能夠模仿人腦神經(jīng)元與突觸的行為。