تراشه ایرانی؛ نازک مثل مو، تند مثل نور

پژوهش جدید علیرضا گراوند در دانشگاه لاوال کانادا، تراشه نوری ایرانی فوق‌پیشرفته‌ای را معرفی کرده که با ضخامت کمتر از تار مو قادر به انتقال اطلاعات و داده با سرعت ۱۰۰۰گیگابیت‌برثانیه و مصرف انرژی فوق‌العاده پایین است. درواقع این پژوهش راهی نو برای آینده دیتاسنترها و هوش مصنوعی به‌حساب می‌آید.

​

آشنایی با پژوهش تراشه نوری ایرانی

پژوهشگران دانشگاه لاوال کانادا به‌سرپرستی علیرضا گراوند، قدم بزرگی در حوزه ادوات فوتونیک برداشته‌اند. آن‌ها موفق به تولید تراشه نوری ایرانی شده‌اند که باریک‌تر از تار مو بوده و توانایی انتقال اطلاعات با سرعت حیرت‌انگیز ۱۰۰۰گیگابیت‌برثانیه را دارد؛ این سرعت معادل انتقال حدود ۱۰۰ میلیون کتاب در کمتر از هفت دقیقه است. این ابتکار، نقطه عطفی در مسیر استفاده از نور به‌جای برق برای ارتباطات داده‌ای به‌حساب می‌آید.تراشه نوری ایرانی نمایانگر ورود کشور به یکی از حوزه‌های پیشرفته فناوری جهانی است. با توجه به مزایای مهم این تراشه‌ها در مصرف انرژی، سرعت پردازش و ظرفیت انتقال داده، تمرکز بر توسعه این فناوری می‌تواند نقش کلیدی در آینده صنعت مخابرات، داده‌پردازی، پزشکی و امنیت اطلاعات داشته باشد. به طور کلی تراشه نوری با استفاده از نور به‌جای الکترون‌ها، داده‌ها را با سرعت بسیار بالا و مصرف انرژی کمتر منتقل و پردازش می‌کند. این تکنولوژی در هوش مصنوعی، مخابرات و رایانش کوانتومی کاربرد دارد. تراشه‌های نوری امکان ارتباط سریع‌تر، کاهش گرما و افزایش پهنای باند را فراهم می‌سازند و آینده‌ای نوین در محاسبات رقم می‌زنند.

طراحی و ساختار تراشه

​

تراشه نوری ایرانی با ابعاد فوق‌العاده کوچک، به‌گونه‌ای طراحی شده که ضخامت آن از یک تار مو کمتر است، یعنی تنها چند ده میکرون. ساختار شامل مدولاتورهای حلقه‌میکرونی بسیار کوچک بر پایه سیلیکون است. این مدولاتورها قادرند نور را بر مبنای شدت و فاز کنترل کرده و اطلاعات را رمزگذاری نمایند.

با استفاده از دو جفت مدولاتور حلقه‌ای، تراشه امکان انتقال هم‌زمان اطلاعات از دو کانال مستقل را فراهم می‌سازد؛ سبکی که سرعت را به‌شدت افزایش می‌دهد.

مشخصات فنی و مزایا

1.   سرعت انتقال داده: ۱۰۰۰گیگابیت‌برثانیه

2.   مصرف انرژی: تنها حدود ۴ ژول (کمتر از انرژی لازم برای گرم‌کردن ۱میلی‌لیتر آب)

3.   نوع سیگنال: استفاده از نور به‌جای سیگنال‌های الکتریکی

مزایا:

·       کاهش قابل‌توجه مصرف انرژی در مراکز داده و زیرساخت هوش مصنوعی

·       ظرفیت بالا برای ارتباطات داخلی دیتاسنتر

·       پتانسیل ایجاد شبکه‌های نوری با مسافت کوتاه داخلی (چندمتری تا چندکیلومتری)

سخت‌افزار و فناوری مورد استفاده

این تراشه مبتنی‌بر فوتونیک سیلیکونی ساخته شده است که شامل مواد و ساختارهای پیچیده‌ایست:

۱. مدولاتور حلقه‌میکرونی (Micro-ring resonator):

حلقه‌های نوری کوچک با توانایی کنترل نور بر اساس فاز و شدت.

۲. فوتونیک چندکاناله:

استفاده از دو کانال مستقل برای افزایش پهنای باند.

۳. تولید در ابعاد نانومتری:

ضخامت کمتر از ۱۰۰ میکرون و جای‌گیری دقیق اجزا روی تراشه سیلیکونی.

نرم‌افزار و کنترل

با توجه به ماهیت فوتونیکی، قسمتی از کنترل عملکرد تراشه از طریق نرم‌افزار و الگوریتم‌های رمزگذاری نور انجام می‌شود. این کنترل نرم‌افزاری حساسیت و دقت سیستم را بالا برده و اجازه‌ می‌دهد از تراشه در محیط‌های کاری دقیق مانند مراکز هوش مصنوعی استفاده شود.

کاربردها و مزیت‌ها

الف. ارتباطات دیتاسنتر

جایگزین کابل‌ها و اتصالات الکتریکی پرمصرف

انتقال نور سریع بین پردازنده‌ها بدون گرم شدن یا ازدحام سیگنال

ب. هوش مصنوعی (AI) و یادگیری ماشینی

مناسب برای ارتباط بین تعداد زیادی‌ پردازنده گرافیکی (GPU) یا تراشه‌های پردازش‌دهنده برای هوش مصنوعی

کاهش هزینه‌های انرژی و بهبود عملکرد سیستم

ج. شبکه‌های محلی پرسرعت

امکان ایجاد شبکه‌های داخلی نوری برای ارتباط پرسرعت کم‌هزینه بین تجهیزات

وضعیت فعلی (آزمایشگاه و آینده)

در حال حاضر، تراشه نوری ایرانی در مرحله آزمایشگاهی قرار دارد و نخستین نمونه‌های آن تولید شده‌اند. براساس گفته علیرضا گراوند، مراحل بعدی شامل آزمایش میدانی (پایلوت) در دیتاسنترهای هوش مصنوعی و سپس تجاری‌سازی آن در مقیاس صنعتی است.

جمع‌بندی

تراشه نوری ایرانی ساخته‌شده توسط علیرضا گراوند و تیم دانشگاه لاوال، یک پیشرفت بزرگ در ارتباطات فوتونیکی و انتقال نور با سرعت ۱۰۰۰گیگابیت‌برثانیه است. طراحی فوق‌سبک، مصرف انرژی ناچیز و استفاده از مدولاتورهای حلقه‌میکرونی باعث می‌شود تا این فناوری بتواند در مراکز داده و هوش مصنوعی جایگزین سیستم‌های مبتنی بر سیم و برق شود. در حالی که فناوری فعلاً در فاز آزمایشگاهی است، قابلیت تجاری‌سازی آن در آینده نزدیک دور از انتظار نیست. اگرچه نیاز به توسعه لجستیکی دارد، اما این تراشه می‌تواند انقلابی در پردازش داده و شبکه‌های پرسرعت ایجاد کند.

برچسب ها: