Primo chip fotonico per lo storage dei dati

I ricercatori della Università di Oxford e del Karlsruhe Institute of Technology hanno progettato il primo chip fotonico non volatile che può memorizzare dati in maniera permanente, quindi anche in assenza di alimentazione. La memoria multi-livello sfrutta un materiale a cambiamento di fase e potrebbe consentire in futuro la realizzazione di computer fino a 100 volte più veloci di quelli attuali, eliminando il famoso “Von Neumann bottleneck” che limita le prestazioni delle CPU.

Gli studi sui chip fotonici sono iniziati diversi anni fa. I ricercatori hanno già progettato chip che funzionano alla velocità della luce con linee ottiche che sostituiscono i fili metallici e circuiti che sfruttano i fotoni invece degli elettroni. Le memorie però possono immagazzinare dati solo se vengono alimentati in maniera permanente. Quando sono spente, i dati si cancellano. Gli scienziati delle università inglese e tedesca hanno trovato la soluzione: GST. Si tratta di un materiale composto da germanio, antimonio e tellurio, lo stesso utilizzato nei CD e DVD riscrivibili.

Quando viene colpito da un impulso laser abbastanza intenso, il GST cambia la sua struttura da cristallina ad amorfa. Il lettore CD/DVD usa invece un laser meno potente per leggere i dati, rilevando il modo in cui la luce viene riflessa dal disco. Dopo aver creato un chip con guide d’onda in nitruro di silicio che canalizzano gli impulsi di luce, i ricercatori hanno ricoperto queste guide d’onda con una sottile pellicola di GST. Per scrivere su ogni layer è stato quindi impiegato un laser che trasforma la struttura da cristallina ad amorfa. I dati vengono invece letti con un laser meno intenso.

Cambiando l’intensità e la lunghezza d’onda è possibile incrementare le velocità di scrittura e lettura, memorizzando 8 bit per ogni singola locazione, non solo 0 o 1 come nei tradizionali circuiti binari. Prima di portare queste memorie sul mercato è necessario però ridurre la dimensione dei chip. Già adesso, tuttavia, il chip fotonico è confrontabile con la controparte elettronica in termini di prestazioni e consumi.