Üniversitenin FUTUR-IC araştırma programı kapsamında çalışan ekip, elektronik ve fotonik çiplerin çok daha kolay şekilde bir araya getirilmesini sağlayabilecek yeni teknolojiler geliştirdi. Araştırmacılar, bu çalışmalar sayesinde gelecekte mikroçiplerin saniyede1 petabitin üzerinde veri aktarım hızına ulaşabileceğini ve bunu mevcut çözümlere kıyasla çok daha düşük enerji tüketimiyle gerçekleştirebileceğini söylüyor Üstelik geliştirilen yeni bileşenlerin mevcut yarı iletken üretim altyapısıyla üretilebilecek olması da ticari kullanıma geçiş açısından önemli bir avantaj sunuyor.
Fotonik Çiplerin Önündeki En Büyük Engellerden Biri Aşılmak Üzere
Mühendisler, uzun yıllardır veri aktarımını hızlandırmanın en etkili yollarından birinin "co-packaged optics" adı verilen yaklaşım olduğuna inanıyor. Bu sistemde elektronik işlemciler ile optik iletişim bileşenleri aynı paket içerisinde bir araya getiriliyor ve veri elektrik sinyalleri yerine ışık kullanılarak iletiliyor. Optik iletişim, elektriksel bağlantılara kıyasla çok daha düşük enerji tükettiği için özellikle yapay zekâ veri merkezleri açısından büyük önem taşıyor. Ancak bugüne kadar fotonik çipleri geleneksel elektronik işlemcilerle birleştirmek hem teknik açıdan oldukça karmaşık hem de üretim maliyetleri nedeniyle zor bir süreçti. MIT'nin FUTUR-IC programı da tam olarak bu sorunu çözmeye odaklanıyor.
Araştırmacılar bu kapsamda Evanescent Coupler ve GRIN(Graded Index) Coupler adını verdikleri iki yeni optik kuplör geliştirdi. Bu bileşenler, ışığın bir fotonik bileşenden diğerine çok daha verimli şekilde aktarılmasını sağlıyor. Ekip ayrıca daha önce Profesör Juejun Hu liderliğinde geliştirilen üçüncü bir kuplör tasarımını da bu sistemin parçası olarak gösteriyor.
Araştırmacılara göre bu üç bileşen, günümüzde elektronik çipleri birbirine bağlayan lehim bağlantılarının optik karşılığı olarak düşünülebilir. Nasıl ki elektronik çiplerde minyatür metal bağlantılar elektrik sinyallerini taşıyorsa, bu yeni optik bağlantılar da ışığı fotonik bileşenler arasında aktararak gelecekte elektronik ve fotonik çiplerin çok daha kolay şekilde bir araya getirilmesini mümkün hâle getirebilir.
Araştırmacılar tek bir optik bağlantı çözümü geliştirmek yerine farklı kullanım senaryolarına yönelik birden fazla tasarım üzerinde çalışıyor. Örneğin GRIN kuplör daha geniş dalga boyu aralıklarını desteklediği için farklı optik sinyallerle çalışabiliyor. Evanescent kuplör ise daha kolay üretilebildiği ve daha yüksek bağlantı yoğunluğu sağlayabildiği için çok sayıda optik bağlantının gerektiği sistemlerde avantaj sunuyor. MIT ekibi, gelecekte geliştirilecek elektronik-fotonik sistemlerin farklı ihtiyaçlara göre bu çözümlerin bir arada kullanılacağını düşünüyor.
MIT'nin geliştirdiği teknolojilerin ticari ürünlerde kullanılmasına henüz vakit olsa da araştırma, yarı iletken sektörünün uzun yıllardır çözmeye çalıştığı en kritik problemlerden birini aşmak için kritik bir adım olarak değerlendiriliyor. Yapay zekâ modelleri büyümeye ve veri merkezlerinin enerji ihtiyacı artmaya devam ederken, elektronik ve fotonik sistemlerin verimli şekilde bir araya getirilmesi, geleceğin yüksek performanslı bilgi işlem altyapısı için en önemli teknolojik eşiklerden biri olarak görülüyor. Bu nedenle MIT'nin attığı bu adımın, yalnızca daha hızlı çiplerin değil, aynı zamanda çok daha enerji verimli yapay zekâ altyapılarının geliştirilmesine de katkı sağlayabilir.
