Un chip dalla luce al sicilio

La possibilità di ridurre la dimensione dei chip e integrare più transistor all’interno della stessa superficie si è spesso scontrata con i limiti fisici che impediscono ulteriori miniaturizzazioni dei componenti. Diverse tecnologie e diversi studi condotti dai centri di ricerca di differenti università stanno tentando di ridurre ulteriormente questa dimensione, in modo da creare microprocessori in grado di svolgere più operazioni, di scaldare di meno e quindi di essere più parchi nei consumi, ottenendo così notevoli vantaggi prestazionali e spingendo le capacità di computazione oltre i limiti attualmente conosciuti.

Già da tempo una delle strade intraprese era quella di ottenere la trasmissione dei dati attraverso fasci di luce, un po’ come accade all’interno della fibra ottica, in modo da mettere in connessione diverse parti di uno stesso microchip a una velocità superiore a quella possibile attraverso le componenti elettroniche attuali.

Finalmente pare che questa soluzione sia stata raggiunta dai ricercatori dell’Università Tecnica di Eindhoven, nei Paesi Bassi, dove hanno sviluppato un emettitore di luce al silicio capace di consentire trasmizzioni molto più rapide tra differenti parti attraverso comunicazioni di tipo ottico.
I ricercatori dell’Università sono riusciti a creare una nuova lega costituita da silicio e germanio, collocata all’interno di una struttura esagonale capace di consentire lo sfruttamento di un intervallo di banda, chiamato band gap, e di emettere in questo modo luce.

siliziumlaserg

La ricerca, pubblicata sulla rivista internazionale Nature, mostra risultati ottenuti dai ricercatori che sono riusciti non solo a sfruttare per la prima volta la struttura esagonale di questa lega, eliminando le impurità e i difetti che ne potevano impedire il funzionamento, ma anche a far sì che questa lega riesca ad emettere luce. 
Tutto ciò è reso possibile perché i fotoni, a differenza degli elettroni, non incontrano resistenza, non hanno massa o carica e si disperdono all’interno del mezzo di trasmissione non producendo calore.
Tutti questi aspetti messi insieme permettono così di ridurre i consumi e migliorare enormemente la velocità di comunicazione, sia all’interno del chip che tra i diversi chip.

Fino a oggi non si era compreso come permettere l’emissione di luce a questa lega di silicio-germanio, mentre adesso, creando una struttura pressoché perfetta si è riusciti ad ottenere questo risultato eccitando un nano-filo esagonale di questa lega con un laser così che la sua struttura, priva di difetti, consenta di emettere luce in maniera molto efficiente.
Ottenere la trasmissione dei dati è solo questione di tempo: ottenute le proprietà ottiche dei materiali, la creazione di un laser è dietro l'angolo.

Il processo è solo all’inizio e prima di vedere questa tecnologia realmente funzionante all’interno di microprocessori utilizzati nei nostri dispositivi, passerà del tempo, ma è certo che questa scoperta segnerà un passo in avanti nell’evoluzione tecnologica del nostro tempo.

 

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L' autore

I contenuti sono a cura di Davide Emanuele Betto, architetto e docente di tecnologia presso la S. S. I “Dante Alighieri” di Catania. Il professor Betto è formatore ed esaminatore EIPASS, e webmaster del sito didattico di Tecnologia educazionetecnica.dantect.it. Ha collaborato alla stesura delle ultime edizioni dei libri di tecnologia.

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