Peneliti MIT mendekati chip berkecepatan petabit dengan terobosan dalam integrasi fotonik
Ketika kecerdasan buatan, komputasi awan, dan pusat data berkinerja tinggi terus mendorong permintaan global akan komputasi yang lebih cepat, para peneliti semakin banyak mencari hal di luar bidang elektronik konvensional. Sebuah tim di Massachusetts Institute of Technology (MIT) yakin jawabannya mungkin terletak pada integrasi chip elektronik dan fotonik yang lebih efisien. Sebuah tantangan yang telah lama memperlambat penerapan komputasi optik generasi mendatang. Melalui program penelitian FUTUR-IC, MIT telah meluncurkan serangkaian kemajuan yang dapat membantu microchip masa depan mengirimkan data lebih dari satu petabit per detik sambil mengonsumsi energi jauh lebih sedikit. Pekerjaan ini berpusat pada perangkat baru yang menyederhanakan integrasi elektronik, yang memproses informasi menggunakan listrik, dengan fotonik, yang mengirimkan informasi menggunakan cahaya. Menurut para peneliti, teknologi tersebut juga dapat diproduksi menggunakan peralatan produksi semikonduktor yang ada, sehingga lebih praktis untuk diadopsi dalam skala besar. Memecahkan salah satu hambatan terbesar fotonik silikon Selama bertahun-tahun, para insinyur telah memandang optik yang dikemas bersama sebagai salah satu cara paling menjanjikan untuk meningkatkan transfer data di dalam server dan sistem komputasi berkinerja tinggi. Komunikasi optik mengkonsumsi energi yang jauh lebih sedikit dibandingkan interkoneksi listrik, sehingga semakin menarik seiring dengan berkembangnya pusat data untuk mendukung beban kerja AI dan layanan cloud. Namun, mengintegrasikan chip fotonik dengan prosesor elektronik konvensional masih sulit secara teknis dan mahal. Program FUTUR-IC MIT bertujuan untuk mengatasi tantangan tersebut dengan mengembangkan komponen yang menyederhanakan pengemasan optik. Di antara kemajuan terbaru adalah dua coupler optik baru, coupler cepat berlalu dr ingatan dan coupler indeks bertingkat (GRIN), yang dirancang untuk mentransfer cahaya antar perangkat fotonik dengan lebih efisien. Tim juga menyoroti coupler ketiga yang sebelumnya dikembangkan oleh peneliti yang dipimpin oleh Profesor Juejun Hu. Bersama-sama, perangkat-perangkat tersebut mewakili apa yang digambarkan para peneliti sebagai optik pertama yang setara dengan “solder bumps,” sambungan logam kecil yang menghubungkan chip elektronik saat ini. Alih-alih membawa sinyal listrik, koneksi optik ini mentransfer cahaya antar komponen fotonik, berpotensi membuat paket elektronik-fotonik di masa depan lebih mudah untuk dirakit dan diproduksi. Mengapa fotonik penting Berbeda dengan sinyal listrik, yang mengalami peningkatan hambatan dan kehilangan daya seiring dengan meningkatnya kecepatan data, komunikasi optik dapat mengirimkan informasi dalam jumlah besar dengan konsumsi energi yang jauh lebih rendah. Menurut direktur FUTUR-IC Anu Agarwal, tujuan jangka panjang program ini adalah memindahkan transmisi data dari ratusan terabit per detik saat ini menjadi lebih dari satu petabit per detik. Kelompok peneliti berpendapat bahwa penggunaan elektronik terutama untuk komputasi sambil mengandalkan fotonik untuk komunikasi dapat secara signifikan mengurangi kebutuhan energi infrastruktur komputasi di masa depan. Kebutuhan tersebut kini semakin mendesak. Seiring dengan semakin besarnya pertumbuhan model AI dan semakin meluasnya layanan cloud, pusat data diperkirakan akan mengonsumsi listrik global dalam jumlah yang semakin besar. Integrasi fotonik secara luas dipandang di industri semikonduktor sebagai salah satu pendekatan paling menjanjikan untuk meningkatkan bandwidth tanpa peningkatan konsumsi daya secara proporsional. Coupler berbeda untuk aplikasi berbeda Daripada mengembangkan solusi universal tunggal, para peneliti MIT menciptakan beberapa pendekatan kopling optik yang dioptimalkan untuk kebutuhan berbeda. Coupler GRIN menawarkan kompatibilitas panjang gelombang yang lebih luas, memungkinkannya beroperasi pada jangkauan sinyal optik yang lebih luas. Sementara itu, coupler cepat berlalu dr ingatan lebih mudah dibuat dan dapat dikemas lebih padat, sehingga cocok untuk aplikasi yang memerlukan koneksi optik dalam jumlah besar dalam area terbatas. Menurut para peneliti, sistem elektronik-fotonik di masa depan kemungkinan akan memerlukan beberapa teknologi penggandengan, yang masing-masing menyeimbangkan kompleksitas manufaktur, efisiensi optik, dan kepadatan integrasi secara berbeda. Selain desain chip, FUTUR-IC juga melampaui perangkat keras semikonduktor. Program ini juga memperkenalkan Earthster, sebuah platform pemodelan yang membantu perusahaan mengevaluasi dampak lingkungan dari manufaktur semikonduktor dengan mengidentifikasi penggunaan energi, konsumsi material, dan titik-titik emisi karbon di seluruh produk mereka. Secara paralel, inisiatif ini mengembangkan pelatihan tenaga kerja melalui kursus online, kamp pelatihan, dan sumber daya pendidikan yang berfokus pada efisiensi sumber daya semikonduktor. Meskipun penerapan komersial dari teknologi ini masih jauh, penelitian ini menjawab salah satu tantangan industri yang paling sulit: mengintegrasikan fotonik dengan elektronik konvensional secara efisien.
Diterbitkan : 2026-07-06 16:31:00
sumber : interestingengineering.com
