超低耗電、不發熱的光學晶片可望誕生

超低耗電、不發熱的光學晶片可望誕生

傳統的知識認為，只要資料是以電荷的型態被儲存，CMOS技術對電子晶片來說仍是王道；但現在美國約翰˙霍普金斯大學的研究人員正在研發一種超低耗電的替代方案，使用雷射光將資料編碼，成為絕緣體內的激子(excitons)。如果實驗成功，這個新發現的光學現象就能讓人們透過雷射光，在絕緣晶體內儲存資料。

「目前這仍只是理論，因此我們要透過實驗來證實這個理論。」約翰˙霍普金斯大學電子與電腦工程學系教授Alexander Kaplan表示：「如果我們是正確的，將可解決半導體製程不斷微縮所產生的發熱問題。」

Kaplan 表示，經過精心排列的特定原子、分子或量子點晶格/陣列，經由雷射光點亮，就能產生打破Lorentz-Lorenz理論限制的奈米級組織層 (strata)。所謂的Lorentz-Lorenz理論主要是指絕緣體內的原子不可能發生局部編碼狀態(local encoding)；而Kaplan表示他的團隊已經發現了一種客製化絕緣體內奈米級結構的方法，讓它們能儲存資料並「感覺」到週遭環境。

在Kaplan的研究中。雷射光能以相對較低的功率，促成不同形式刺激(excitatio)狀態的區域性資料編碼，並使晶體狀晶格內部的電子維持不動；然後再度透過雷射將晶格內的狀態改變成非線性的模式。

這種方法能用雷射光控制資料的讀寫，並因此產生低功耗的奈米及記憶體細胞或邏輯元素；不過這種方法會有像是揮發性電子記憶體會因斷電而失去所儲存資料的效應，也就是當雷射光關掉的時候，晶格內的原子就會回到原始的狀態。

Kaplan表示，這種限制跟一般的電子元件如RAM、邏輯元件一樣，必須依靠電力來保持它們的狀態。而約翰˙霍普金斯大學的研究也可以用於製造原子級的感測器，除非使用雷射光來讀取，不然不耗電。

(參考原文：Optical chips said to run cooler, pack more bits，by R. Colin Johnson)