На заседании Президиума РАН обсудили проблемы кремниевой нанооптоэлектроники

22 января 2013 г.  на заседании Президиума Российской академии наук было представлено научное  сообщение  по теме «Кремниевая нанооптоэлектроника». Основным докладчиком был д.ф.м.н. Красильник З.Ф., директор Института физики микроструктур РАН (ИФМ РАН). Содокладчиками выступили чл.корр. РАН А.В. Двуреченский  (ИФП СО РАН) и чл.корр. РАН Н.Н. Леденцов (ФТИ им. А.Ф.Иоффе)

"Проблема повышения скорости передачи данных - ключевая в развитии информационных технологий. Сегодня требуется 10 гигабит в секунду и выше. Но медные провода достигли физического предела скорости передачи информации", - обозначил основную проблему современной электроники  З.Ф. Красильник.
Второй важнейшей проблемой является потребление электроэнергии. В ближайшие годы потребление энергии суперкомпьютером экзафлопной мощности вырастет более чем на 2 порядка и превысит гигантское значение 100 тыс кВт. "Процессор с быстродействием 100 петафлопс уже будет потреблять около мегаватта электроэнергии, а один зеттафлопный процессор - объём, сравнимый с энергопотреблением некоторых западных стран", - отметил профессор Красильник.
Альтернатива медным проводам – оптические соединения. По прогнозам учёных, чтобы преодолеть "медный тупик" суперкомпьютер в 10 петафлопс должен содержать 5 млн оптических каналов, а ЭВМ мощностью в 1 экзафлопс- более 1 млрд оптических каналов пропускной способностью по 100 гигабит в секунду каждый.
Современные каналы бытового интернета предлагают в лучшем случае 100 мегабит в секунду – то есть в тысячу раз меньше.
К 2020 году, по оценкам, специалистов, "в одном суперкомпьютере будет содержаться такое же количество оптических каналов, какое в настоящее время существует во всех параллельных оптических линиях связи в мире".
Сегодня учёные плотно занимаются разработкой различных соединений на уровне наноструктур, считая их ключом к решению проблемы. Так  в 2010 году были созданы интегрированные передающий и приёмный чипы, включающие кремниевые оптоэлектронные элементы, со скоростью передачи информации 40 гигабит в секунду. То есть за секунду может быть переписано содержимое, скажем, персонального компьютера. В перспективе скорость увеличат до 1 терабит в секунду. Тем самым за 1,5 секунды можно будет перекачать содержимое библиотеки Конгресса США!

"Состоявшееся сегодня на президиуме РАН обсуждение доклада о проблемах развития кремниевой нанооптоэлектроники показало, что уровень достижений отечественных учёных в этой области весьма высок» – отметил член Президиума РАН, председатель Совета по научной и технической политике при Минобороны РФ академик А.А. Кокошин. «Это одно из направлений науки и техники, на которых Россия может занимать место среди мировых лидеров. При этом разработки учёных Российской академии наук имеют потенциально весьма широкий спектр приложения в гражданской сфере, а также в военной и специальной технике".
А.А. Кокошин выдвинул предложение по созданию отечественного консорциума по разработке и производству такого рода средств. В такой консорциум, сказал он, могли бы войти ряд институтов РАН, Минпромторг, ГК "Ростехнологии", "Роскосмос", "Росатом", "Роснано" и ряд других организаций.
В обсуждении доклада выступили академики А.Л.  Асеев, Ю.В. Гуляев, В.Б. Бетелин, С.В. Гапонов.  Были отмечены достижения российских ученых в институте физики микроструктур РАН, институте физики полупроводников СО РАН, физическом институте РАН, ФТИ им. А.Ф.Иоффе и поддержано предложение о создании по созданию отечественного консорциума по разработке и производству изделий кремниевой нанооптоэлектроники.