برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

پردازنده‌ها از سال 1995 تاكنون مرتباً پیشرفت كرده‌اند و سرعت محاسبات آن‌ها روزبه‌روز افزایش می‌یابد. جدید‌ترین پردازنده‌ها قادرند با سرعت كلاك بالغ بر 6/3 GHz كار كنند. اما موضوع مهم آن است كه سیم‌بندی‌ها و مدارات مادربوردهایی كه چنین پردازنده‌هایی در آن‌ها نصب شده‌اند، به‌هیچ وجه نمی‌توانند از نظر سرعت با پردازنده‌ها همپایی كنند و در بهترین شرایط قادر به عبور دادن اطلاعات با سرعتی معادل یك گیگاهرتز هستند. بدین‌ترتیب پردازنده‌ها در بیشتر مواقع ناگزیرند كه منتظر عبور اطلاعات در گذرگاه‌های مادربورد‌ها باشند. سه سال پیش یكی از فیزیكدانان دانشگاه كالیفرنیای جنوبی به‌نام Anthony F.J. Levi اعلام كرد كه <در سال‌های آینده، عدم تعادل موجود بین كارایی پردازنده و زمان دسترسی به اطلاعات در حافظه‌های RAM به یك بحران جدی تبدیل خواهد گردید.> او خاطر نشان كرده بود كه ماده پلاستیكی به‌كار رفته در مدارات چاپی الكترونیكی مانع از عبور اطلاعات در فركانس‌های بالا می‌شوند و به ازای هر دو گیگاهرتز افزایش پهنای باند،‌ توان سیگنال‌های الكتریكی را دو برابر كاهش می‌دهند. بدین ترتیب با افزایش سرعت كلاك، توان مصرفی، اتلاف حرارتی و سطح تداخل الكترومغناطیسی افزایش می‌یابند. این سه عامل در حال حاضر بزرگ‌ترین دردسر‌های طراحان به‌شمار می‌روند. <سی‌ماتك>، یك مؤسسه بین‌المللی تحقیقات صنعتی در گزارشی اعلام كرده است كه <برای تنگ‌تر نشدن گلوگاه‌ ارتباطی بین پردازنده‌ها و تجهیزات جانبی آن‌ها،‌ تكنولوژی ارتباطاتی اتصالات بین پردازنده‌ها و تجهیزات جانبی باید هر دو سال، دو گیگاهرتز افزایش یابد>.




منبع: ساینتیفیك امریكن - نوامبر 2004

یكی از متخصصان تحقیقات فوتونیك در شركت اینتل می‌گوید: <مهندسان ما تصور می‌كنند كه در نهایت قادر به انتقال اطلاعات با سرعتی معادل با بیست گیگاهرتز در قطعه سیمی به طول 20 اینچ خواهند بود. بر اساس گزارش موسسه تحقیقاتی سی‌ماتك سرعت بیست گیگاهرتز فقط جوابگوی نسل پردازنده‌های 32 نانومتری خواهد بود كه از پردازنده‌های فعلی 90 نانومتری، سه نسل فاصله دارند. مدیر معماری پردازش شركت اینتل معتقد است كه شركت او در مسیر درستی پیش می‌رود و قادر خواهد بود كه پردازنده‌های 32 نانومتری را تا سال 2010 به بازار عرضه كند.

بدین‌ترتیب به‌نظر می‌رسد كه دانش فوتونیك در سال 2010 یعنی یك دهه بعد، باید برای در دست گرفتن ارتباطات بین مداری و جایگزین شدن اتصالات مسی، وارد عمل شود.

پاتریك گلسینگر، یكی از مدیران شركت اینتل اگرچه به‌طور كامل نسبت به موضوع استفاده از فوتونیك برای ارتباطات كوتاه برد و با سرعت بالا بین پردازنده و بانك‌های حافظه اطمینان ندارد، اما می‌گوید كه یكی از طرفداران به‌كارگیری دانش فوتونیك در سطوح سیستم است. این مسأله كه این انتقال تكنولوژی دقیقاً در چه زمانی و با چه هزینه‌ای روی خواهد داد، موضوعی است كه مقدار زیادی به چگونگی تولید تجهیزات فوتونیك بستگی خواهد داشت.

در حال حاضر هم اطلاعات در اشكال الكترونیكی و فوتونیكی در سیستم‌های كامپیوتری امروزی در رفت و آمد هستند. دستگاه‌هایی مانند ماوس‌های اپتیكی،CD و DVD‌ها، نمایشگرها، دوربین‌ها و شبكه‌های فیبر نوری نمونه‌هایی از چنین مواردی محسوب می‌شوند. اما در هسته سیستم‌های كامپیوتری، یعنی مادربورد، پردازنده و بانك‌های حافظه، هنوز اطلاعات، فقط نمایشی الكترونیكی دارند.

دلیل موضوع فوق بسیار ساده است. اگرچه اتصالات نوری ده تا صد برابر از اتصالات با سیم‌های مسی سریع‌تر هستند، اما قیمت‌های بسیار بالاتری دارند. در برخی از كاربردها نظیر سوییچینگ هزاران مكالمه تلفنی یا تبادل میلیاردها بسته اطلاعاتی اینترنتی، ظرفیت بر هزینه غلبه می‌كند. به همین دلیل در كشورهای ثروتمند بخش اعظم تكنولوژی ارتباطات راه‌دور به‌وسیله شبكه‌های فیبر نوری تامین می‌شوند.



برای مشاهده عكسها در ابعاد بزرگتر و توضیحات آنها روی تصاویر كلیك كنید.


دقیقاً به همین دلیل است كه شركت سیسكو در چهار سال گذشته حدود نیم میلیارد دلار در راه توسعه یك مسیر‌یاب اپتیكی هزینه كرده است. مسیر‌یابی كه در ماه مه گذشته معرفی شد و هر یك از 30 كانال فیبر‌نوری آن قادر به انتقال اطلاعات با سرعتی معادل با چهل گیگابیت بر ثانیه هستند. چنین پهنای باندی می‌تواند ترافیك اینترنتی 6/1 میلیون مشترك مجهز به ارتباطات DSL را مدیریت كند. خلاصه آن‌كه در فواصل بیشتر از 100 متر، هیچ فناوری‌ای نمی‌تواند از سوییچینگ نوری پیشی بگیرد. اما در فواصل كوتاه‌تر نظیر شبكه‌های اداره‌ها یا اتصالات درون یك كامپیوتر، هنوز اتصالات مسی حكمفرمایی می‌كنند.

اما شرایط به‌تدریج در حال تغییر است. دانشمندان بالاخره موفق شدند به روش‌هایی دست یابند كه بتوان طیف وسیعی از تجهیزات اپتیكی را توسط كارخانه‌های تولیدكننده چیپ‌های كنونی، تولید كرد. در این زمینه مدیر ارشد گروه تحقیقات سیلیكون فوتونیك شركت اینتل می‌گوید: <ما می‌خواهیم دانش اپتیك را در ارتباطات بین چیپ‌ها به‌كار بگیریم>.

در صورت تحقق چنین شرایطی، روش كار كامپیوترها در دهه آینده به‌كلی تغییر خواهد كرد. برخی از این تغییرات در قالب افزایش سرعت یا كاهش اندازه ظاهر خواهند شد. مثلاً دستگاه‌هایی مانند دوربین‌های ویدیویی توسط كابل‌های نوری كه به درگاه‌های جایگزین USB فعلی متصل می‌شوند، داده‌های خود را منتقل خواهند كرد و یا بعضی از سیستم‌های ذخیره‌سازی اطلاعات به دیسك‌های هولوگرافیك مجهز خواهند بود كه توانایی ذخیره صدها گیگابایت داده را بر سطوحی مانند CD ‌های امروزی خواهند داشت.

كاربران آینده كه شانس كافی برای اختیار داشتن یك اتصال اینترنتی از نوع فیبر نوری داشته باشند، قادر خواهند بود تا با سرعتی بیش از یك گیگا‌بایت در ثانیه به تبادل اطلاعات بپردازند، سرعتی كه هزار بار سریع‌تر از مودم‌های كابلی و ارتباطات DSL كنونی است.

گروه دیگری از تغییرات آینده، احتمالاً بسیار بنیادی‌تر خواهند بود. سرعت انتقال اطلاعات در شكل الكتریكی با افزایش طول خطوط ارتباطی به‌سرعت افت می‌كند. به همین دلیل برای كوتاه نگهداشتن طول سیم‌های ارتباط‌دهنده پردازنده‌ به حافظه، باید این دو به‌یكدیگر بسیار نزدیك باشند. در وضعیت اپتیكی، چنین محدودیتی وجود ندارد و یك فوت یا هزار فوت تفاوتی با یكدیگر ندارند. در نتیجه، سیستم‌های كامپیوتری كه امروزه در یك جعبه مجتمع شده‌اند، در آینده می‌توانند در یك اتومبیل، ساختمان و حتی در یك شهر توزیع شده باشند.

عبور از تنگنا
چیپ‌های اپتیكی كنونی، چه آن‌هایی كه به‌صورت لیزر در درون درایو‌های CD نصب شده‌اند و یا نمونه‌هایی كه به‌شكل فتودیود در درون سوئیچ‌های مخابراتی عمل می‌كنند، نیمه‌هادی‌هایی هستند كه با عناصر گروه سوم و پنجم جدول تناوبی تولید شده‌اند. در این قطعات به‌طور معمول، موادی از ستون سوم جدول تناوبی (گالیم، اندیم یا آلومینیم) با عناصری از ستون پنجم جدول (معمولاً فسفات، ارسنیك یا آنتیموان) در كنار یكدیگر قرار داده می‌شوند.
در نگاه نخست، ممكن است چیپ‌های موسوم به III-V (اشاره به گروه‌های سوم و پنجم جدول تناوبی است.)

برای كاربردهای فوتونیك ایده‌آل به‌نظر برسند. سرعت انتقال الكترون‌ها در این چیپ‌ها سریع‌تر از سیلیكون است، در نتیجه پردازنده‌های III-V می‌توانند تحت فركانس‌های بالاتر كار كنند. به‌علاوه چنین چیپ‌هایی پرتو لیزر در حفره‌های سطحی (كاواك) خود تولید نمی‌كنند و از طرف دیگر قادرند كه پرتو‌های ورودی را با سرعت‌ بسیار بالایی به جریان الكتریكی تبدیل كنند. بر همین اساس محققان فوتونیك، تلاش‌های خود برای تولید چیپ‌های فوتونیك بر پایه نیمه‌ هادی‌های III-V استوار ساخته‌اند.




به عنوان نمونه، سال گذشته یك گروه تحقیقاتی در دانشگاه كالیفرنیا واقع در سانتا باربارا، با استفاده از فسفید اندیوم موفق به ساخته یك Photon copier گردیدند. این قطعه فوتونیك در واقع قادر است تا بیت‌های فوتونیكی را در یك طول‌موج مشخص دریافت كرده و به‌كمك ژنراتور لیزر قابل تنظیم تعبیه شده در درون خود، مستقیماً خروجی فوتونیكی لیزری در طول موج دیگری تولید كند. نكته مهم در كاركرد این قطعه آن است كه در ساختار آن هیچ‌گونه تغییر شكل اطلاعات به‌صورت‌های الكترونیكی صورت نمی‌گیرد. چنین قطعه‌ای در تجهیزات فوتونیك آینده اهمیت زیادی خواهد داشت.

اما واقعیت آن است كه در قیاس با سیلیكون، مواد III-V از نقطه‌نظر تولید، نیمه‌هادی‌های سرسختی محسوب می‌شوند و هزینه‌های تولید آن‌ها بالا است. به‌عنوان مثال یك چیپ 5 دلاری CMOS، در صورتی‌كه با تكنولوژی فسفید اندیوم تولید شده باشد، 500 دلار قیمت خواهد داشت. از آن گذشته با توجه با پیشرفت‌های پیوسته كارایی چیپ‌های CMOS، رقابت با آن‌ها امری بسیار دشوار تلقی می‌شود.

(CMOS) اصطلاحی برای توصیف نیمه‌هادی‌هایی است كه در ساختار درونی آن‌ها علاوه بر نیمه‌هادی‌های سیلیكونی، از لایه اكسید فلزی نیز استفاده می‌شود.)

اما اگر قرار است فوتونیك در مادربوردهای 100 دلاری به‌كار گرفته شود، دیر یا زود باید از این سد عبور كند. به همین دلیل در سال‌های اخیر تلاش‌های زیادی معطوف دستیابی به روش‌هایی بوده‌اند كه در آن‌ها تكنولوژی‌های سازگار با CMOS و تركیبی از الكترونیك و فوتونیك به‌كار می‌روند.

(در این مقاله مقصود از سازگاری با CMOS اشاره به مشخصه‌های الكترونیكی چیپ‌های CMOS است. به‌طوری‌كه ورودی و خروجی چیپ‌های جدید و تركیبی، از نظر ولتاژی و دیگر پارامترهای الكترونیكی مانند امپدانس و غیره با مدارات تشكیل شده از چیپ‌های CMOS سازگاری داشته باشند.) یكی از محققان آزمایشگاه میكروالكترونیك STM واقع در كاتانیا سیسیل، می‌گوید: <ما در جایگاهی قرار گرفته‌ایم كه تا دو سال پیش غیر‌قابل تصور می‌نمود. ما اكنون درباره رفتن به فروشگاه و خرید نخستین قطعه با كاركردهای فوتونیك صحبت می‌كنیم >.

سوار بر تكنولوژی CMOS
برای رسیدن به مرحله‌ای كه از آن در بخش‌های پیشین این نوشته یاد شد، سه راه یا مسیر پیش روی ما قرار دارد كه در هر یك از این موارد پیشرفت‌های چشمگیری صورت گرفته است. محافظه‌كارانه‌ترین این مسیر‌ها كه به روشHybrid Integration معروف شده است، به موفقیت‌های تجاری نزدیك‌ شده است. در حقیقت نخستین چیپ‌های تولید شده به روش Hybrid Integration در حال حاضر در صنایع ارتباطی (مخابراتی) به‌كار گرفته شده‌اند.

در ساختار چیپ‌های تركیبی یا Hybrid علاوه بر مدارات منطقی سیلیكونی، نیمه‌هادی‌های III-V نیز گنجانیده شده‌اند كه وظایف اپتیكی چیپ را بر عهده می‌گیرند. برای آن‌كه بتوان از یك خط تولید CMOS برای تولید چیپ‌های تركیبی استفاده كرد، باید تغییرات قابل توجهی در ساختار آن اعمال شود. زیرا به هردلیلی اگر اشكالی در فرایند افزودن فسفید اندیوم یا گالیوم ارسناید به چیپ سیلیكونی به‌وجود آید، رسوب ناخالصی‌های این مواد بر روی خط تولید چیپ‌های فوق‌العاده خالص سیلیكونی می‌تواند خسارات سنگینی به تجهیزات چند میلیارد دلاری خط تولید وارد كند. اما خوشبختانه می‌توان دو بخش متفاوت چیپ‌های تركیبی را در واحد‌های متفاوتی تولید كرد و در آخرین مرحله آنها را بر روی یكدیگر مونتاژ نمود.

شركتی به‌نام Xanoptix در حال حاضر از چنین روشی برای سوار كردن لیزرهای گالیوم آرسناید بر روی چیپ‌های سیلیكونی بهره می‌برد. حاصل كار این شركت قطعه كانكتور اپتیكی در اندازه‌های یك انگشت است كه تا حدی به یك كانكتور USB شباهت دارد. اما اگر كانكتور USB می‌تواند حداكثر با سرعت نیم گیگاهرتز كار كند، كانكتور Xanoptix بنا بر ادعای این شركت قادر به انتقال اطلاعات با سرعتی بالغ بر 245 گیگاهرتز از‌طریق 72 رشته فیبرنوری نصب شده در یك كابل به‌قطر یك مداد است.

روش Hybrid در بلند مدت با یك اشكال عمده روبرو خواهد شد. می‌دانیم كه با افزایش سرعت پردازنده‌ها، حرارت تولید شده آنها هم افزایش می‌یابد. در واقع در نقاط مشخصی از چیپ‌های كنونی، دما به 80 درجه سانتی‌گراد می‌رسد. دمایی كه ساختار‌های اپتیكی - لیزری نیمه‌هادی III-V را نابود می‌كند. بر این اساس احتمال دارد كه چیپ‌های اپتوالكترونیك هایبرید، به‌جای قرار گرفتن در قلب پردازنده‌ها، در كاربردهای به‌ نسبت كند‌تر مانند چیپ‌های جانبی به‌كار گرفته شوند.

شركت اینتل به مهندسان خود دستور داده است كه فقط به تكنولوژی CMOS فكر كنند. اینتل امید دارد كه روزی بتواند در كارخانه‌های فعلی خود سیستم‌های فوتونیك را در درون پردازنده‌ها یا چیپ‌های جانبی آنها بگنجاند. مهندسان اینتل برای عملی شدن چنین ایده‌ای در حال كار با عناصر و تركیبات موسوم به CMOS friendly برای تولید پرتو لیزر یا آشكار‌سازی نور هستند.

اما طی كردن چنین گامی بسیار دشوار است به‌طوری‌كه یكی از مهندسان اینتل می‌گوید: <می‌توانید با سیلیكون هر كاری انجام دهید، به‌جز تولید پرتو لیزر!>. سیلیكون خود به‌تنهایی فاقد مشخصه‌های كوانتوم- مكانیكی لازم برای تولید نور است. در حال حاضر محققان STM موفق شده‌اند تا با نفوذ دادن مقادیر جزئی cerium یا erbium در لایه اكسید سیلیكون كه توسط نانوكریستال‌های سیلیكون احاطه شده است، چیپ‌های سیلیكونی بسازند كه در اثر اِعمال ولتاژ كوچكی پرتوی لیزر سبز یا آبی رنگ تولید كند.

اما واقعیت آن است كه از آن‌جایی‌كه پرتو نور تولید شده coherent نیست، چنین قطعاتی بیشتر از آن‌كه لیزر نیمه‌هادی محسوب شوند، دیود‌های LED به‌شمار می‌روند. اما گزارش‌ها نشان می‌دهند كه كارایی (به معنی efficiency) این قطعات بسیار بالا و در اندازه‌های LED های گالیوم آرسناید است. نكته دیگر آن‌كه به‌دلیل سازگاری این قطعات با CMOS، امكان به‌كارگیری چنین چیپ‌هایی در اجزای الكترونیكی موجود، فراهم می‌باشد. شركت STM بنا دارد كه در سال آینده، اپتوكوپلرهای سیلیكونی برای كنترل ماشین‌های ولتاژ بالا را عرضه كند.

در اوایل سال گذشته، یكی از محققان دانشگاه كالیفرنیا نشان داد كه LED ‌های سیلیكونی هم می‌توانند به عنوان چشمه نور لیزر‌های سازگار با CMOS به‌كار روند. گروه تحقیقاتی دانشگاه كالیفرنیا موفق گردید كه از دیسك‌های میكروسكوپی ‌دی‌اكسید سیلیكون به‌صورت تقویت كننده اپتیكی استفاده كند. این گروه پس از پرداخت دقیق و صیقل دادن لبه‌های دیسك دی‌اكسید سیلیكونی، پرتو نور را توسط فیبر‌نوری به درون دیسك تزریق كردند. پرتوی نور وارد شده به درون دیسك، پس از چرخش‌های متوالی در امتداد لبه خارجی دیسك، قبل از تشعشع لیزری عملاً میلیون‌ها برابر تقویت می‌شود.

منابع نوری Incoherent مانند LED‌ها علاوه بر آن‌كه می‌توانند برای تغذیه دیسك‌ها به‌كار روند، قابلیت تصفیه، تقویت و یا تغییر طول موج پرتوهای لیزر ورودی از محیط خارج از چیپ را نیز دارا هستند. محققان فوتونیك دانشگاه كالیفرنیا معتقدند كه می‌توانند به‌جای آبكاری دیسك‌های نوری، در آن‌ها سوراخ‌هایی تعبیه كنند. نتیجه این عمل آن خواهد بود اتصال چنین قطعه‌ای به موج‌بر‌ها یا تجهیزات اپتیكی دیگر بسیار ساده‌تر انجام خواهد شد (موج‌بر معادلی است كه برای اصطلاح فنی Wave guide در متون فنی به‌كار برده می‌شود. موج‌برها محیط‌های انتقال امواج با فركانس‌های بالا محسوب می‌شود.

یادآوری می‌كنیم كه امواج الكترومغناطیسی با فركانس‌های بسیار بالا، مانند امواج مایكروویو یا امواج نوری، نمی‌توانند از طریق كابل‌های معمولی انتقال داده شوند. برای سهولت تجسم مفهوم موج‌بر می‌توانید آن‌ها را به لوله یا شلنگ آب تشبیه كنید). سرپرست این گروه تحقیقاتی می‌گوید: <چنین ریز كاواك‌های لیزری
(Microcavity laser) منابع سیگنال‌های حامل (carrier) اطلاعات خروجی چیپ‌های فوتونیكی محسوب می‌شوند.>

برای عملی شدن طرح‌های فوق، لازم است تا مهندسان روش‌های مناسبی برای تبدیل سیگنال‌های اپتیكی به الكتریكی و برعكس بیابند. انجام این كار بر روی سیلیكون تا قبل از پیشرفت‌های سال گذشته، امری دشوار تلقی می‌گشت. اما در فوریه 2003 محققان موفق به توسعه روشی برای مدولاسیون اشعه لیزر با استفاده از سیلیكون شدند. در این آزمایش موفقیت‌آمیز، سرعت مدولاسیون 50 برابر بیشتر، بهتراز نتایج به‌دست آمده قبلی بوده است.
براساس نتایج به‌دست آمده از آزمایش فوق، هم اكنون چیپ‌های سیلیكونی به مساحت یك تمبر پستی، می‌توانند 100 واحد مدولاتور را در خود جای دهند.




در یكی از آزمایشگاه‌های اپتیك شركت اینتل موسوم به آزمایشگاه A1، برای نمایش قابلیت‌های تجهیزات اپتیكی، آزمایش جالبی ترتیب داده شده است. در این آزمایش، از یك دستگاه كامپییوتر برای پخش یك فیلم DVD با وضوح بالا استفاده می‌شود. همین كامپیوتر همزمان با پخش فیلم، تمام بیت‌ها را از طریق شبكه اترنت به سمت یك مدار كوچك كه در آن یك دستگاه مدولاتور تعبیه شده است، ارسال می‌كند.

اگرچه مدار فوق از لیزر برای كار خود استفاده می‌كند، با این وجود اصول كاركرد آن شباهت زیادی به اصول رادیو‌های ‌ AM دارد. این مدار، پرتو میكروسكوپی ورودی را به دو مسیر متفاوت تفكیك و هدایت می‌كند. در زیر هر یك از این مسیر‌ها، یك خازن CMOS نصب شده است كه به‌صورت الكتریكی به كابل اترنت ارتباط دارد. زمانی كه ناحیه اطراف این مسیر‌ها به‌شدت باردار می‌شوند، الكترون‌ها با نور برهم‌كنش می‌كنند. چنین برهم‌كنش‌هایی منجر به انتقال فاز نسبی امواج نوری می‌شوند. در نقطه‌ای از مدار كه دو مسیر مجدداً به یكدیگر می‌پیوندند، امواج عبوری از آن‌ها با یكدیگر تداخل كرده و الگویی مشابه با همان اطلاعات دیجیتال اولیه ایجاد می‌كنند.

پالس‌هایی كه بر اثر الگوی تداخلی ایجاد شده‌اند، ضمن عبور از یك رشته باریك فیبر، چیپ را ترك می‌كنند و به یك دستگاه آشكارساز نوری (photodetector) وارد می‌شوند.آشكار‌ساز هم به نوبه خود به یك كامپیوتر مستقل متصل شده است. بدین‌ترتیب با پخش صحنه‌های یكسانی از فیلم سینمایی بر روی دو كامپیوتر، نشان داده می‌شود كه مدارات اپتو- الكتریكی به‌خوبی از عهده وظایف خود برآمده‌اند.

تا این تاریخ از مدولاتور در فركانس‌هایی در حد 5/2 گیگاهرتز استفاده شده است. یكی از محققان در این زمینه می‌گوید: <با این وجود ما قادریم مدولاتورها را در اندازه‌های بسیار كوچكتری تولید كنیم و از آن‌ها در فركانس‌های بالاتری، مثلاً تا ده گیگاهرتز استفاده كنیم.> او چنین ادامه می‌دهد كه با به‌كارگیری روش‌های پیشرفته‌‌ در یك چیپ، می‌توانیم به چنین اهدافی دست یابیم. اهدافی كه منجر به تولید دستگاه‌های سیلیكون- اپتیكی كوچكی می‌شوند كه می‌توان از آن‌ها در هر زمان و در هر مكانی استفاده كرد. دستگاه‌هایی مانند كارت‌های شبكه 250 دلاری كه جایگزین مسیر‌یاب‌های 25 هزار دلاری می‌شوند.

Morse یكی دیگر از محققان فعال در زمینه‌های تحقیقات اپتیكی، می‌گوید: <البته زمانی كه از ارسال اطلاعات با سرعت‌هایی در حدود ده گیگاهرتز صحبت می‌كنیم، باید توانایی دریافت اطلاعات با همین سرعت را در جای دیگری داشته باشیم.> مورس استدلال می‌كند كه سیلیكونی كه در تجهیزات فوتونیك به‌كار گرفته می‌شود، در طول موج‌های مادون‌قرمز (IR) همانند یك قطعه شیشه شفاف است. اما این موضوع با اضافه كردن مقداری ژرمانیوم به‌خوبی رفع می‌شود. این تكنیك در حال حاضر توسط تولید‌كنندگان چیپ‌ها به‌خوبی شناخته شده است و شركت‌های تولیدكننده چیپ از آن برای افزایش سرعت پردازنده‌های خود كمك می‌گیرند.

بهترین‌های هر دو جهان
از زمانی كه از سیلیكون در گرایش فوتونیك به عنوان ماده اصلی استفاده می‌شود، بیش از دو سال نمی‌گذرد و در همین زمان كوتاه دانش استفاده از سیلیكون مسیر بسیار طولانی‌ای را طی كرده است. اما اگر قرار باشد از همین ماده برای انتقال اطلاعات در سرعت‌های بالاتر از بیست گیگاهرتز استفاده شود، راه بسیار طویل‌تری در پیش روی سیلیكون قرار خواهد گرفت. در حال حاضر مسئله اصلیِ پیش‌روی محققان آن است كه چگونه باید از دانش فوتونیك در مهندسی الكترونیك استفاده شود. یكی از این شیوه‌ها كه به polylitic integration معروف شده است، به‌جهت اقتصادی‌ عملی‌ترین شیوه شمرده می‌شود.

ایده اصلی در این روش آن است كه در مادربوردهای كامپیوترها از پردازنده‌هایی با تكنولوژی CMOS استفاده شود كه دارای اتصالات الكتریكی و اپتیكی به‌طور همزمان باشد. دراین صورت می‌توان به‌كمك چیپ‌های III-V كه از پردازنده فاصله معقولی دارند، سیگنال‌های نوری را طوری به‌درون پردازنده تزریق كرد كه خطر افزایش حرارت و آسیب‌دیدن چیپ‌های اپتیكی عملاً وجود نداشته باشد. (یادآوری می‌شود كه یكی از بزرگ‌ترین مشكلات مهندسان در به‌كار‌گیری تكنولوژی اپتیك در ساختمان پردازنده‌های كنونی، افزایش حرارت چیپ‌های اپتیكی و از كار افتادن آنها در درجه حرارت‌های بالا و در مجاورت چیپ پردازنده اصلی بوده‌است).

یك گروه تحقیقاتی متشكل از دو نفر از محققان دانشگاه جورجیا به‌نام‌هایD.Meindl و Muhannad Bakir و یك از متخصص از شركت اینتل (Anthony V.Mule) تا كنون چندین راه‌حل polylitic ارائه كرده‌اند. یكی از این روش‌ها كه به Sea of Leads مشهور شده است، شامل چندین هزار فنر فلزی S شكل است كه در آخرین مراحل فرایند تولید پردازنده به چیپ پردازنده متصل می‌شوند. در این تكنیك، در حینی كه سیگنال‌های الكتریكی از فنر‌های فلزی عبور داده می‌شوند، سیگنال‌های نوری با برخورد به تور تفرق (defraction) به درون موج‌برهای نصب شده در درون چیپ پردازنده یا مادر بورد هدایت می‌گردند.

در تكنیك دوم، پردازنده بر روی لایه‌ای از هزاران استوانه پلاستیكی شفافی قرار داده می‌شود كه خود این استوانه‌ها قابلیت قرار گرفتن در سوكت مادربرد را خواهند داشت. این گروه تاكنون موفق شده‌اند كه آرایه‌ای از استوانه‌های پلاستیكی ظریفی بسازند كه اجزای آن‌ها در فاصله‌های بسیار كوچكی از یكدیگر قرار گرفته‌اند (5 میكرون در عرض و 12‌میكرون در طول).

به همین ترتیب این گروه موفق شده‌اند كه روش ایجاد پوشش‌های فلزی بر روی این استوانه‌ها و سوكت‌های مناسب نصب آن‌ها را با موفقیت آزمایش كنند. در این صورت مسأله اتصال فلزی این استوانه‌ها با سوكت نیز در عین آن‌كه اتصال الكتریكی برقرار است، حل شده تلقی می‌گردد.

به این ترتیب به‌نظر می‌رسد كه بالاخره فاصله بین دانش اپتیك آزمایشگاهی و صنعت الكترونیك در حال از بین رفتن است و سیستم‌های كامپیوتری چشم‌انداز بسیار روشنی در آینده خواهند داشت

http://ml.blogfa.com/post-241.aspx

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :