Исследователи Университета Сиднея создали прототип нанометрового фотонного чипа искусственного интеллекта. Это устройство, толщиной с человеческий волос, заменяет электроны фотонами для выполнения вычислений, обещая революцию в энергоэффективности. Ключ к его работе заключается в том, что нейронная сеть физически закодирована в наноструктурах чипа, которые спроектированы и смоделированы в 3D для направления света и выполнения математических операций со скоростями в пикосекунды.
3D-архитектура и изготовление наноструктур-волноводов 🔬
Инновация заключается не только в материалах, но и в архитектуре микромасштаба. Нейронная сеть материализуется как лабиринт волноводов, делителей и фотонных резонаторов, выгравированных на чипе. Проектирование этого оптического контура требует продвинутого 3D-моделирования для точного симулирования того, как фотоны распространяются и интерферируют в структурах, меньших длины волны света. Изготовленный в Sydney Nano Hub, процесс включает техники литографии и 3D-гравера высокой точности для вырезания этих наноструктур в подложке, физически определяя функцию вычисления. Свет, проходя через этот замороженный контур, выполняет операцию сети без необходимости последовательного выполнения программного обеспечения.
Критическая роль симуляции и 3D-моделирования 💡
Этот прорыв подчеркивает критическую важность 3D-дизайна и симуляции на переднем крае микрофабрикации. Перед любым физическим гравированием исследователи должны виртуально моделировать и проверять поведение света в столь сложных архитектурах. Инструменты электромагнитной симуляции и 3D-моделирования, таким образом, являются цифровой мастерской, где зарождаются эти процессоры. Без этой способности предварительно визуализировать и оптимизировать наноархитектуру в трех измерениях материализация физической концепции оптических вычислений была бы невозможной, обозначая путь, где 3D-дизайн и изготовление — это одна дисциплина.
Как 3D-нанопроизводство преодолевает ограничения традиционной планарной литографии для интеграции фотонных и электронных компонентов в нанометровый чип ИИ?
(ПС: 180нм — как реликвии: чем меньше, тем труднее увидеть невооруженным глазом)