Op de Universiteit van Californië hebben wetenschappers het voor elkaar gekregen om nanolasers en silicum te integreren. Het is een bijzondere uitvinding want het zou een grote stap voorwaarts kunnen betekenen in de ontwikkeling van nog snellere processoren.
De Universiteit verwacht dat dit zeker zal gaan zorgen voor een doorbraak in de ontwikkeling van onder andere CPU’s. De wetenschappers hebben bij het ontwikkelen van deze nieuwe techniek rekening gehouden met de bestaande processoren. Zo is de lasertechniek compatible met de CMOS (complementary metal oxide semiconductor) techniek die momenteel wordt gebruikt om geïntegreerde schakelingen te maken. Ook is het mogelijk om deze laser processoren te fabriceren in de huidige fabrieken, waardoor de investeringskosten enigszins beperkt blijven.
De nieuwe nanolaser processoren maken van gebruik van licht om data te versturen. Door licht te gebruiken kunnen de processoren nog vele malen sneller worden. Met de huidige techniek wordt de data overdracht uiteindelijk een keer de beperkende factor. De wetenschappers zien optische verbindingen tussen computerchips maar ook in chips als oplossing in de nabije toekomst.
Het is echter zo makkelijk nog niet, processoren zijn namelijk gemaakt van silicium oftewel zand. Dit materiaal is alles behalve goed om licht te genereren. Wetenschappers hebben er daarom voor gekozen een ander soort materiaal te gebruiken, namelijk III-V halfgeleiders. Hiermee worden lichtopwekkende componenten gecreëerd.
Hoewel dit soort nieuwe halfgeleiders een oplossing bieden voor het creëren van licht, is het wel enorm lastig om dat te combineren met silicum. Volgens de wetenschappers gaan de atomische structuren van III-V en silicum niet goed samen. "III-V halfgeleiders integreren op silicium is als twee niet-passende puzzelstukjes in elkaar steken", aldus wetenschapper Roger Chen. "Het is wel mogelijk maar het materiaal raakt beschadigd als je het doet".
De wetenschappers gebruiken daarom nanotechnologische structuren die ‘nanopilaren’ genoemd worden. De kern van deze nanopilaren is gemaakt van indiumgalliumarsenide (InGaAs). De buitenkant is gemaakt van galliumarsenide. Met deze pilaren is het mogelijk om een bijna infrarood laserlicht op kamertemperatuur te produceren.
De productie van de uiteindelijke chips gebeurt op ongeveer 400 graden Celsius. Dit lijkt misschien wat aan de hoge kant maar in eerdere experimenten werd er nog gewerkt met 700 graden, dit bleek echter te hoog want daarmee beschadigde de elektronica.
Naast de rekenkracht voor CPU’s kan dit ook een doorbreek betekenen op andere gebieden zoals bijvoorbeeld biochemische sensoren. De wetenschappers willen de lasers nog verbeteren en ze uiteindelijk elektronisch kunnen besturen om zo een "krachtig huwelijk" tussen elektronische en opto-elektronische aparaten te bewerkstelligen.
Het ligt voor de hand dat alle chipfabrikanten hier wel interesse in hebben. Het zal echter nog wel even duren voordat we dit soort processoren in onze computers gaan terug vinden.
3 uur geleden
