Новая революция в электронике

Ближайшие годы обещают революцию в области электроники. У России есть большой потенциал для участия в ней, этот шанс упускать нельзя. Таким выводом завершился научный доклад о современных разработках в области нанооптоэлектроники, который был прочитан на заседании президиума Российской академии наук.

Проблема повышения скорости передачи данных – ключевая в развитии IT. Сегодня требуется 10 гигабит в секунду и выше. Но медные провода достигли физического предела скорости передачи информации.

Второй важнейшей проблемой является потребление электроэнергии. В ближайшие годы энергопотребление суперкомпьютером экзафлопной мощности вырастет более чем на два порядка и превысит гигантское значение 100 тысяч кВт. Процессор с быстродействием 100 петафлопс уже будет потреблять около мегаватта электроэнергии, а один зеттафлопсный процессор – объем, сравнимый с энергопотреблением некоторых западных стран.

Альтернатива медным проводам – оптические соединения. Чтобы преодолеть «медный тупик», суперкомпьютер в 10 петафлопс должен содержать пять миллионов оптических каналов, а ЭВМ мощностью один экзафлопс – более одного миллиарда оптических каналов пропускной способностью по 100 гигабит в секунду каждый. Современные каналы бытового Интернета предлагают в хорошем случае 100 мегабит в секунду, то есть в тысячу раз меньше.

К 2020 году в одном суперкомпьютере будет содержаться такое же количество оптических каналов, какое в настоящее время существует во всех параллельных оптических линиях связи в мире.

Сегодня ученые плотно занимаются разработкой различных соединений на уровне наноструктур, считая их ключом к решению проблемы. Так, в 2010 году были созданы интегрированные передающий и приемный чипы, включающие упомянутые выше кремниевые оптоэлектронные элементы, со скоростью передачи информации 40 гигабит в секунду. То есть за секунду возможно переписать содержимое, скажем, персонального компьютера. В перспективе скорость увеличат до одного терабита в секунду. Тем самым за 1,5 секунды можно будет перекачать содержимое библиотеки конгресса США.

Уровень достижений отечественных ученых в этой области весьма высок. Это одно из направлений науки и техники, на котором Россия может занимать место среди мировых лидеров. При этом разработки ученых Российской академии наук имеют потенциально весьма широкий спектр приложения в гражданской сфере, а также в военной и специальной технике. Выдвинуто предложение по созданию отечественного консорциума по разработке и производству такого рода средств. В такой консорциум могли бы войти ряд институтов РАН, Минпромторг, ГК «Ростехнологии», Роскосмос, Росатом, Роснано и других организаций.