近年來，隨著我們達(dá)到當(dāng)前計算機(jī)技術(shù)的性能極限，研究人員在摩爾定律方面遇到了困難。在過去的十五年里，IBM 表示單處理器內(nèi)核的時鐘頻率已經(jīng)停滯在幾千兆赫茲，并且無法再推動摩爾定律的界限，而摩爾定律與芯片上的晶體管數(shù)量有關(guān)。

計算領(lǐng)域的下一個重大突破將是光電路。研究人員最近設(shè)法有效地引導(dǎo)可見光通過硅線，這是更快、更高效集成電路的一個重要里程碑。 IBM 表示，低損耗硅波導(dǎo)可以為依賴可見光的應(yīng)用提供新的光子芯片設(shè)計。硅波導(dǎo)還可以導(dǎo)致電信中使用的更高效的激光器和調(diào)制器。

光路使用光而不是電子來編碼信息。IBM 于 2019 年與斯科爾科沃科學(xué)技術(shù)研究所合作制造了一個超快的全光晶體管。該晶體管在室溫下工作，IBM 的最新工作建立在過去的研究基礎(chǔ)上。硅波導(dǎo)可用于以最小的損耗連接在它們之間傳輸光的那種類型的晶體管。

將光路的晶體管與硅波導(dǎo)連接起來的能力對于緊湊且高度集成的芯片至關(guān)重要。IBM 表示，如果波導(dǎo)由硅制成，那么集成其他組件(包括電極)也更容易，硅是一種廉價且豐富的材料，也是一種出色的半導(dǎo)體。

IBM 確實(shí)面臨挑戰(zhàn)，因?yàn)楣杩梢晕湛梢姽?。為了解決這個問題，IBM 使用了一種稱為高對比度光柵的納米結(jié)構(gòu)，由排列成一排的納米級柱組成，以防止光線逸出。這些柱子的直徑為 150 納米，并且間隔開，因此穿過它們的光會與穿過它們之間的光產(chǎn)生破壞性干擾。這可以防止任何光通過光柵泄漏，并且大部分光會在波導(dǎo)內(nèi)部反射回。IBM 下一步計劃設(shè)計將光從波導(dǎo)耦合到其他組件。