您的電腦或智慧型手機在您的腳下或手中靜靜地發出咕嚕聲。他工作，流汗、流汗，就是為了不放慢腳步，但有時不可避免的事情會發生，會出現延遲……這是誰的錯？對約翰.約翰·馮·諾伊曼和他的瓶頸。這就是處理器和記憶體之間的資訊的強制性狹窄通道點的名稱。雖然 CPU 可能會變得越來越快，但如果我們不希望資料在某個時刻堆積在單一隊列中，等待記憶體處理它，記憶體就必須跟隨。
光的極限...
為了解決這些小障礙，牛津大學教授哈里什·巴斯卡蘭（Harish Bhaskaran）和來自世界各地的科學家想到了利用光的想法——光子是優秀的小士兵，與電子不同，它們會朝同一方向碰撞並減速。 ...英國研究人員顯然不是第一個轉向這種解決方案的人，它有一些局限性。一方面，需要使用光訊號而不是電子訊號來建構完整的元件（邏輯晶片、記憶體、互連器），以充分發揮其潛力並避免在將光脈衝轉換為傳統訊號時浪費時間。另一方面，光子記憶有一個嚴重的缺陷：它們是不穩定的。換句話說，當它們不再供電時，它們不會保留資料。
兩個州，數十年的保護
Harish Bhaskaran 教授和他的團隊透過生產第一個非揮發性光子記憶體晶片成功解決了最後一點。為了實現他們的目標，他們使用了可重寫 CD 和 DVD 中使用的材料：Ge2Sb2Te5 或 GSM。由於電脈衝或光脈衝，實際上可以使 GST 呈現多種狀態：非晶態（如玻璃）或晶態（如金屬）。
為了實現這一結果，研究人員因此創建了一種設備，該設備使用氮化矽上疊加的一層 GST，旨在傳導光、引導光。當研究人員透過裝置發送強大的光脈衝時，GST 會迅速熔化並冷卻，變成無定形。稍微不太強的脈動會使其呈現結晶狀態。
因此，這些狀態將對 GST 傳輸光的方式產生影響，特別是當光脈衝強度較低時。然後，讓光穿過GST 就足以記錄傳輸中的這種差異，建立支援的狀態，從而讀取訊息，即著名的0 或1。長時間內保持其狀態。
潛力大，應用瘋狂
更好的是，透過 GST 波長同時發送不同波長的光（研究人員稱之為波長復用），Harish Bhaskaran 的團隊成功地同時讀取和寫入記憶體。“理論上，這意味著我們可以一次讀寫數千位，提供幾乎無限的頻寬””，另一位參與這項研究的教授 Wolfram Pernice 解釋道。
科學家還發現，透過改變脈衝強度，它們可以在晶態和非晶態之間產生中間變化。從那時起，我們最終獲得了多種狀態的容量（總共八種組合），這可以允許內存單元超過二進制信息，0或1。處理器。“這是透過使用現有的、經過驗證的材料實現的全新功能”」Harish Bhaskaran 教授熱情地解釋：「這些光學位可以以高達 1 GHz 的頻率寫入，並且可以提供巨大的頻寬，他在回電之前說，“這正是計算機所需要的高速存儲。”。
近在眼前和遙遠的未來…
顯然，該記憶體與使用電訊號的機器組件之間的互連仍然存在問題。這是Harish Bhaskaran 團隊面臨的新挑戰。他們希望開發一種電光互連技術，使該記憶體能夠利用光線直接連接到其他組件。最終，對於Harish Bhaskaran 來說，如果更先進的光子記憶體（例如，具有更大的儲存密度）也可以與光子邏輯組件整合和互連，那麼最終的晶片可能比「當前處理器」快50 到100倍。約翰·馮·諾伊曼的時間到了。
來源 ：
牛津大學
