シリコン発光でコンピューターはもっと速くなる

「半導体の集積率は18か月で2倍になる」のムーアの法則から55年。積み込むトランジスタの数を2倍にしなくても処理能力を上げる方法として、新たに研究されているのはシリコンを発光させること。光子や、発光する微細粒子を使うことでデータを送信します。

コンピューターチップにとっては非常に大きなマイルストーンとなるこの研究。IntelやAMDは、プロセッサにより多くのコアやスレッドを詰め込むため、トランジスタ間の隙間を小さく（7ナノメータ！に）する努力をしています。詰め込みすぎて電子の渋滞が起きたりオーバーヒートしないようにするには、詰め込めるだけ詰めとけ！という問題でもなく、現代でなおムーアの法則に従おうと思えば、何か新しいアプローチが必要というギリギリ状態。

新しいアプローチとして、電子トランジスタモデルから光接続による光子モデルへ移行する必要があるのですが、これが長いこと難問でした。理由は、シリコンを発光させるのが難しいから。シリコンは一定条件下のみで電気を流す半導体で、原子を特定の形にアレンジすることで、電子を自由に動かすことができます。が、光子は動かせません。これが、コンピュータチップに電子トランジスタが使われている理由。

ネタ元Wiredの記事によれば、ヨーロッパの研究チームが、シリコン合金ナノワイヤを成長させることで、シリコンを発光させることに成功したといいます。詳しいことはこの論文に書かれているそうですが、オランダのアイントホーフェン工科大学の物理学者Erik Bakkers氏のチームは、この技術を用いることで、コンピュータチップに搭載できる小さなちいさなシリコンレーザーを開発したといいます。これが実用されれば、データ送信はより速く、消費電力は少なく、排出する熱も小さくなるといいことだらけだって！

Bakkers氏のチームが10年ほどコツコツ研究し続けていたのは、光子も自由に動けるようにシリコンの構造を変化させる方法。このたび、長年の研究がついに実を結びました。光子ベースのトランジスタなら、1度に複数チャンネルでよりスピーディにデータを移動できます。

未来のコンピュータチップがすべて光になる、わけではないでしょう。電子で十分な場合も多くあるでしょう。Bakkers氏は、光子トランジスタは、2つのハードウェア部品など比較的長い距離のデータ移動がより効率的になるといいます。発光することで速くなる。そしていつかは、光の速さまで…？

2020-04-15 06:25:11