"क्या आप प्रकाश में विश्वास करते हैं?" यदि एक चिप उत्साही आपसे यह सवाल पूछता है, तो ऐसा नहीं है कि वह अचानक एक अल्ट्रामैन प्रशंसक है। यह है कि वह नोटिस करना शुरू कर रहा है कि "प्रकाश" चिप की दुनिया को हलचल करना शुरू कर रहा है।
भौतिकी में 2023 नोबेल पुरस्कार को "असममित लाइट पल्स टेक्नोलॉजी" से सम्मानित किया गया था, और "कैसे लाइट टू लाइट टू गणना" भी उद्योग और शिक्षाविदों में एक महत्वपूर्ण विषय बन गया है। क्या प्रकाश, जो स्वाभाविक रूप से तेज है, एक अविश्वसनीय गति से कृत्रिम बुद्धिमत्ता के युग में बुद्धिमान दुनिया के "बुनियादी ढांचे" के उन्नयन को पूरा कर सकता है?
फोटॉन इलेक्ट्रॉनों से ले जाते हैं
अधिक पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक चिप्स की तुलना में, फोटोनिक चिप्स एक नए प्रकार के चिप्स हैं जो गणना करने के लिए फोटॉनों के गुणों का उपयोग करते हैं।
संक्षेप में, CHIPS सूचना ले जाने वाले सूक्ष्म कणों में हेरफेर करने के लिए अर्धचालक सामग्री के भौतिक गुणों पर भरोसा करते हैं, लेकिन विभिन्न प्रकार के चिप्स विभिन्न कण वाहक का उपयोग करते हैं। चाइना एमआई ने कहा, "फोटोनिक चिप्स फोटॉन का उपयोग करते हैं, प्रक्रिया, प्रक्रिया, संचारित और प्रदर्शन प्रदर्शित करने के लिए फोटॉन का उपयोग करते हैं।"
इलेक्ट्रॉनों की तुलना में, फोटॉनों के फायदे स्पष्ट हैं: उनके पास सूचना संचरण के लिए बहुत तेज़ प्रतिक्रिया समय है, 3-4 इलेक्ट्रॉनों की तुलना में उच्च सूचना क्षमता के आदेश, मजबूत भंडारण, कंप्यूटिंग और यहां तक कि समानांतर परस्पर संबंध क्षमताओं, और अल्ट्रा-कम ऊर्जा की खपत की तुलना में उच्च सूचना क्षमता है ... यह स्व-स्पष्ट है कि इन लाभों का क्या मतलब है।
अब, आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस की उम्र के आगमन के साथ, कंप्यूटिंग पावर की मांग बढ़ रही है। हालांकि, इलेक्ट्रॉनिक चिप्स का विकास भौतिक और आर्थिक लागतों की सीमा तक पहुंच गया है, और "मूर के कानून की विफलता" को लगातार सुना जाता है।
इलेक्ट्रॉनिक चिप्स सिलिकॉन पर आधारित होते हैं, जिसमें सिलिकॉन परमाणुओं के बारे में 0 का व्यास होता है। 22 नैनोमीटर। जब प्रक्रिया 7 नैनोमीटर से कम हो जाती है, तो इलेक्ट्रॉनिक चिप्स इलेक्ट्रिकल सर्जेस और इलेक्ट्रॉन ब्रेकडाउन मुद्दों के लिए अतिसंवेदनशील होते हैं, जिससे इलेक्ट्रॉनों को पूरी तरह से नियंत्रित करना मुश्किल हो जाता है। 2023 में उभरने वाले बड़े मॉडलों की लहर में, पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक चिप्स की कमियां स्पष्ट हो गई हैं।
फोटोनिक्स चिप्स हेराल्ड एक नई सुबह। वे न केवल इलेक्ट्रॉनिक चिप्स में बिजली की खपत और मेमोरी एक्सेस की दुर्गम चुनौतियों का समाधान करने का वादा करते हैं, बल्कि कई अभिनव अनुप्रयोग परिदृश्यों को भी जन्म देते हैं। इसके अनुरूप, ऑप्टिकल पथ विद्युत सर्किटों को बदलते हैं, और लेजर स्रोत बिजली की आपूर्ति की जगह लेते हैं ... फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण की आवश्यकता को समाप्त करके, मौजूदा भौतिक सीमाओं को दरकिनार करना और चिप्स की कम्प्यूटेशनल अड़चन के माध्यम से तोड़ना संभव है। वर्तमान में, इस क्षेत्र में प्रतिस्पर्धा पहले से ही घरेलू और अंतरराष्ट्रीय स्तर पर शीर्ष अनुसंधान संस्थानों के बीच शुरू हो गई है।
इस साल अप्रैल में, सिंघुआ विश्वविद्यालय की एक शोध टीम ने दुनिया में एक वितरित ब्रेड इंटेलिजेंट ऑप्टिकल कंप्यूटिंग आर्किटेक्चर का नेतृत्व किया। उन्होंने उन्नत एआई कार्यों के लिए एक फोटोनिक चिप -- "ताईजी" डिज़ाइन किया, जिसमें मौजूदा बुद्धिमान चिप्स की तुलना में अधिक परिमाण के 2 से 3 ऑर्डर ऊर्जा दक्षता है, और बड़े दृश्यों के बुद्धिमान विश्लेषण और बड़े मॉडलों के प्रशिक्षण और तर्क और बड़े मॉडलों के तर्क के लिए कंप्यूटिंग शक्ति समर्थन प्रदान कर सकते हैं।
मई में, शंघाई इंस्टीट्यूट ऑफ माइक्रोसिस्टम एंड इंफॉर्मेशन टेक्नोलॉजी ऑफ चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज की एक शोध टीम ने एक लिथियम टैंटलेट हेटेरो-इंटीग्रेटेड वेफर विकसित किया, जिसका उपयोग पहली बार उच्च प्रदर्शन और बड़े पैमाने पर उत्पादित फोटोनिक चिप्स बनाने के लिए भी किया गया था।
क्या फोटॉन चिप वास्तव में बहुत दूर नहीं है?
प्रकाश को कैसे वश में करें?
भविष्य के लिए आगे देखने के अलावा, आइए इस बारे में अधिक सोचें कि फोटोनिक्स चिप्स कैसे काम करते हैं?
एक इलेक्ट्रॉनिक चिप एक इलेक्ट्रॉनिक ट्रांजिस्टर और एक प्रवाहकीय तांबे के तार से बना है। एक फोटोनिक चिप एक फोटोनिक ट्रांजिस्टर और एक वेवगाइड से बना है जो प्रकाश का संचालन करता है। वेवगाइड प्रकाश प्रसार के लिए माध्यम है, जैसे कि परिचित ऑप्टिकल फाइबर।
उनके कार्यों के अनुसार, फोटोनिक चिप्स को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: लेजर चिप्स और डिटेक्टर चिप्स। लेजर चिप्स को बिजली और प्रकाश के रूपांतरण का एहसास करने के लिए अर्धचालक सामग्री द्वारा इंजेक्शन वर्तमान की विद्युत ऊर्जा का उपयोग करने की आवश्यकता है। डिटेक्टर चिप्स फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के माध्यम से ऑप्टिकल संकेतों की पहचान करते हैं और उन्हें विद्युत संकेतों में परिवर्तित करते हैं।
प्रकाश आउटपुट को कैसे नियंत्रित करें? आदर्श रूप से, यह एक पूरी तरह से ऑप्टिकल ट्रांजिस्टर होगा जो प्रकाश द्वारा संचालित और नियंत्रित किया जाता है। हालांकि, प्रौद्योगिकी अभी तक परिपक्व नहीं है; शुद्ध फोटोनिक चिप्स अभी भी वैचारिक चरण में हैं, और फोटोनिक चिप्स के मूल घटक अभी भी इलेक्ट्रो-ऑप्टिक हाइब्रिड डिवाइस हैं जो ड्राइविंग के लिए प्रकाश और नियंत्रण के लिए बिजली का उपयोग करते हैं। ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक मॉड्यूलेशन के आधार पर, त्सिंघुआ विश्वविद्यालय ने इस साल अगस्त में ताईजी II चिप लॉन्च किया, एक जीपीयू की आवश्यकता के बिना ऑप्टिकल तंत्रिका नेटवर्क के ऑनलाइन प्रशिक्षण को प्राप्त किया।
इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल हाइब्रिड उपकरणों के एकीकरण के माध्यम से, ऑप्टिकल सिग्नल और विद्युत संकेतों के बीच मॉड्यूलेशन, ट्रांसमिशन और डिमोड्यूलेशन की पूरी प्रक्रिया को एक सब्सट्रेट पर एकीकृत किया गया है। यह चिप्स में हाई-स्पीड डेटा प्रोसेसिंग की नींव बनाता है। हल्की तरंगों के तरंग दैर्ध्य आकार के लाभ के लिए धन्यवाद, फोटोनिक चिप्स को एक सौ नैनोमीटर के रूप में तरंग दैर्ध्य के साथ परिपक्व प्रक्रियाओं का उपयोग करके गढ़ा जा सकता है, जिससे इन चिप्स के पूर्ण घरेलू उत्पादन को सक्षम किया जा सकता है।
फोटॉन चिप्स का उपयोग कहां किया जा रहा है?
जैसा कि मैंने कहा, फोटोनिक चिप्स में इलेक्ट्रॉनिक चिप्स की कंप्यूटिंग पावर अड़चन के माध्यम से टूटने की क्षमता है। इसके अलावा, उन्हें किन अन्य क्षेत्रों का उपयोग किया जा सकता है?
यह सर्वविदित है कि प्रकाश की गति ब्रह्मांड में सबसे तेज ज्ञात है। प्रकाश की हाई-स्पीड ट्रांसमिशन विशेषताओं का लाभ उठाते हुए, पहली बात जो फोटोनिक चिप्स के साथ दिमाग में आती है, वह है अल्ट्रा-हाई-स्पीड डेटा ट्रांसफर। "फाइबर ऑप्टिक नेटवर्क + फोटोनिक चिप" उच्च गति संचार के एक नए युग को दर्शाता है। इसके अलावा, फोटोनिक चिप्स का हस्तक्षेप प्रतिरोध भी फोटोनिक रडार के लिए एक वास्तविकता बनना संभव बनाता है।
अन्य क्षेत्रों में फोटोनिक चिप्स का अनुप्रयोग भी आशाजनक है। उदाहरण के लिए, बायोमेडिसिन में, फोटोनिक चिप्स का उपयोग ऑप्टिकल इमेजिंग और स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण के लिए किया जा सकता है, जिससे कोशिकाओं, ऊतकों और दवाओं का तेजी से पता लगाने और विश्लेषण को सक्षम किया जा सकता है। पर्यावरणीय निगरानी में, फोटोनिक चिप्स को गैस सेंसर और प्रदूषण की निगरानी पर लागू किया जा सकता है, जिससे वास्तविक समय की निगरानी और पर्यावरणीय गुणवत्ता का आकलन अधिक कुशल हो सकता है।
ऑप्टिकल कम्प्यूटिंग चिप्स लैब से बाहर जाने लगे हैं, और वैज्ञानिक उम्मीद कर रहे हैं कि इंजीनियरिंग प्रयासों की एक श्रृंखला के बाद, वाणिज्यिक फोटोनिक चिप्स को जल्द से जल्द एक स्थिर तरीके से उत्पादित किया जा सकता है। इसका मतलब है कि फोटोनिक चिप्स की लागत को उद्योग द्वारा व्यापक रूप से स्वीकार किया जा सकता है।
