Подводные камни кремниевой электроники. Проблемы и пути решения

[Moog_Prodigy]

>Один из путей – поиск решения в рамках стандартной двоичной цифровой логики, позволяющих улучшить параметры современных кремниевых полевых транзисторов и максимально уменьшить бесполезную пассивную рассеиваемую мощность, которая выделяется вследствие утечек.

Как один из путей в рамках решения стандартной логики, предлагаю хотя бы для начала оптимизировать существующие программы и аппаратное. Бесполезное рассеяние энергии этим можно уменьшить на порядок, если не на три. Всё на честном слове же вертится, ей-богу.

[geher]

> А дата-центр Google, который строят в холодной Норвегии, будет потреблять уже 200 мегаватт и охлаждаться водой из ближайшего фьорда.

Истинные причины глобального потепления.

А если серьезно, то интересно было бы узнать относительно перспектив чисто оптических процессоров в плане реализуемости вообще, плотности элементов и того же рассеивания тепла.

[a5b]

чисто оптических процессоров

Как правило, фотоны чрезвычайно слабо взаимодействуют друг с другом. Требуется изобрести аналог транзистора, выход которого может управлять еще несколькими (2-4) подобными элементами, восстанавливающий чистые логические уровни и устойчивый к снижению уровней входных сигналов. Точнее вот:
The role of optics in computing / Nature Photonics 4, 405 (2010) doi:10.1038/nphoton.2010.162:
"… real-world logic systems require "logic-level restoration, cascadability, fan-out and input–output isolation", all of which are currently provided by electronic transistors at low cost, low power, and high speed."
“Are optical transistors the logical next step?” / Nature Photonics 4, 3 — 5 (2010) doi:10.1038/nphoton.2009.240
"… detailed criteria for transistors as practical logic elements: cascadability; fan-out..; logic-level restoration; input/output isolation; absence of critical biasing; logic level independent of loss. Miller came to the conclusion that most “optical transistors” presented so far “fail on most of these criteria”."

Кроме того, любой излученный фотон рано или поздно будет поглощен (с выделением теплоты). Энергию потребляют источники и усилители оптических сигналов. Не так уж очевидно, почему оптические вычислители должны стать более энергоэффективными, более плотными или более быстродействующими, чем различные *FET-транзисторы. Уже сейчас размеры электрических транзисторов в разы меньше типичных оптических длин волн, плотность более млрд элементов на кв.см.

Более близки и реальны перспективы использования оптических каналов связи на все более меньших расстояниях, т.к. оптические линии потребляют меньше энергии на бит, чем электрические (однако источники и приемники ныне выполняют на отдельных кристаллах, техпроцесс которых не совместим с плотной логикой, интеграция в те же кристаллы — более далекая перспектива — silicon photonics):
http://arstechnica.com/information-technology/2015/05/ibm-demos-first-fully-integrated-monolithic-silicon-photonics-chip/ 2015 "Currently, the electro-optical conversion happens at the board (or chassis) edge. It will move closer to the CPU over time."
http://www.hoti.org/hoti20/slides/Fuad_Doany_IBM.pdf 2011, HOTI "Optics displacing copper at ever shorter distance scales"
http://www.research.ibm.com/labs/zurich/sys/io_links/interconnects.html "rack-to-rack: 90s-2010; card-to-card; on-card: 2010-2015; on-MCM:… probably soon after 2015; on-chip: later if ever"