IBM使用硅波导通过光来推进计算机

近年来，随着我们达到当前计算机技术的性能极限，研究人员在摩尔定律方面遇到了困难。在过去的十五年里，IBM 表示单处理器内核的时钟频率已经停滞在几千兆赫兹，并且无法再推动摩尔定律的界限，而摩尔定律与芯片上的晶体管数量有关。

计算领域的下一个重大突破将是光电路。研究人员最近设法有效地引导可见光通过硅线，这是更快、更高效集成电路的一个重要里程碑。 IBM 表示，低损耗硅波导可以为依赖可见光的应用提供新的光子芯片设计。硅波导还可以导致电信中使用的更高效的激光器和调制器。

光路使用光而不是电子来编码信息。IBM 于 2019 年与斯科尔科沃科学技术研究所合作制造了一个超快的全光晶体管。该晶体管在室温下工作，IBM 的最新工作建立在过去的研究基础上。硅波导可用于以最小的损耗连接在它们之间传输光的那种类型的晶体管。

将光路的晶体管与硅波导连接起来的能力对于紧凑且高度集成的芯片至关重要。IBM 表示，如果波导由硅制成，那么集成其他组件(包括电极)也更容易，硅是一种廉价且丰富的材料，也是一种出色的半导体。

IBM 确实面临挑战，因为硅可以吸收可见光。为了解决这个问题，IBM 使用了一种称为高对比度光栅的纳米结构，由排列成一排的纳米级柱组成，以防止光线逸出。这些柱子的直径为 150 纳米，并且间隔开，因此穿过它们的光会与穿过它们之间的光产生破坏性干扰。这可以防止任何光通过光栅泄漏，并且大部分光会在波导内部反射回。IBM 下一步计划设计将光从波导耦合到其他组件。