シドニー大学の研究者たちが、人間の髪の毛の太さのナノスケールのフォトニックAIチップのプロトタイプを作成しました。このデバイスは、電子をフォトンに置き換えて計算を実行し、エネルギー効率の革命を約束しています。その動作の鍵は、ニューラルネットワークがチップのナノ構造に物理的にエンコードされている点にあり、これらは3Dで設計・モデリングされ、光を導き、ピコ秒の速度で数学的演算を実行します。
3Dアーキテクチャと光ガイドナノ構造の製造 🔬
この革新は材料だけでなく、マイクロスケールのアーキテクチャにもあります。ニューラルネットワークは、チップに刻まれた波導、分波器、フォトニック共振器の迷路として具現化されます。この光学回路を設計するには、光の波長よりも小さい構造内でフォトンがどのように伝播し干渉するかを正確にシミュレートするための高度な3Dモデリングが必要です。Sydney Nano Hubで製造されたこのチップは、高精度の露光と3Dエッチング技術を用いて基板にこれらのナノ構造を彫り込み、計算機能を物理的に定義します。光はこの凍結された回路を通過することで、逐次ソフトウェアを実行することなくネットワークの演算を実行します。
シミュレーションと3Dモデリングの重要な役割 💡
この進歩は、マイクロファブリケーションの最前線における3D設計とシミュレーションの重要性を強調しています。物理的なエッチングを行う前に、研究者たちはこれほど複雑なアーキテクチャにおける光の挙動を仮想的にモデリングし検証する必要があります。電磁シミュレーションと3Dモデリングツールは、これらのプロセッサが構想されるデジタル工房です。この3次元でナノアーキテクチャを事前に視覚化し最適化する能力がなければ、光学コンピューティングの物理的概念を具現化することは不可能であり、3D設計と製造が一つの学問となる道を示しています。
3Dナノファブリケーションは、伝統的な平面リソグラフィの制限をどのように克服し、ナノスケールのAIチップにフォトニックおよび電子コンポーネントを統合するのでしょうか？
(PD: 180nm は遺物のようなもの：小さければ小さいほど、肉眼では見えにくくなります)