Forwarded from Glob (science news, новости науки)
Созданы высокоэффективные наноразмерные светодиоды, которые могут обеспечить высокоскоростную передачу информации в пределах и между чипами
Ученые из Технологического университета Эйндховена, Нидерланды, разработали структуру нового наноразмерного светодиодного источника света, характеристики которого позволят создать на его основе высокоэффективные и высокоскоростные оптические коммуникационные каналы. Малые габариты самого светодиода и требующейся ему электронной обвязки позволят связать этими каналами отдельные функциональные участки одного чипа или несколько чипов в единую сеть.
В настоящее время металлические проводники, обеспечивающие передачу сигналов между блоками одного чипа или несколькими разными чипами, все чаще и чаще становятся узким местом, ограничивающим быстродействие создаваемых электронных устройств. Одним из наиболее перспективных видов решения данной проблемы является замена электрических проводников оптическими или фотонными коммуникационными каналами. Но препятствием к использованию оптических каналов на кристалле чипа до последнего времени являлось отсутствие малогабаритного и высокоэффективного источника света, который может без труда быть интегрирован в структуру полупроводникового кристалла.
Новый светодиодный источник света, созданный голландскими учеными, в тысячу раз более эффективен, нежели любые его предшественники. Более того, его быстродействие столь велико, что он способен обеспечить гигабитные скорости передачи информации, которых вполне достаточно для удовлетворения всех нынешних и будущих потребностей. Еще одним из ключевых новшеств является то, что структура светодиода уже объединена со световым каналом и световодом, позволяющими передавать оптический сигнал строго в необходимом направлении.
Структура нового нано-светодиода создается на кремниевом основании, покрытом тонким слоем фосфида индия. Кремний представляет собой основной вид полупроводникового материала, из которого изготавливаются кристаллы почти всех чипов, но его некоторые электронные и оптические свойства не позволяют изготавливать из него эффективные источники света. Идеальным вариантом для создания источника света является фосфид индия, из которого изготовлены собственно светоизлучающие элементы светодиода.
Малые габариты светоизлучающих элементов светодиода обеспечивают их малую инерционность и высокую тактовую частоту работы. Даже опытные образцы новых светодиодов уже могут преобразовывать электрические сигналы в оптические со скоростью в несколько гигабит в секунду. А технология массового производства новых светодиодов, которая будет разработана немного позже, позволит получать партии таких устройств, разброс параметров которых будет находиться в допустимых пределах.
TLDR
В 2020-х мы станем свидетелями бума оптических компьютеров
#физика #технология #электроника #оптика
https://phys.org/news/2017-02-efficient-nano-led-door-faster-microchips.html
Ученые из Технологического университета Эйндховена, Нидерланды, разработали структуру нового наноразмерного светодиодного источника света, характеристики которого позволят создать на его основе высокоэффективные и высокоскоростные оптические коммуникационные каналы. Малые габариты самого светодиода и требующейся ему электронной обвязки позволят связать этими каналами отдельные функциональные участки одного чипа или несколько чипов в единую сеть.
В настоящее время металлические проводники, обеспечивающие передачу сигналов между блоками одного чипа или несколькими разными чипами, все чаще и чаще становятся узким местом, ограничивающим быстродействие создаваемых электронных устройств. Одним из наиболее перспективных видов решения данной проблемы является замена электрических проводников оптическими или фотонными коммуникационными каналами. Но препятствием к использованию оптических каналов на кристалле чипа до последнего времени являлось отсутствие малогабаритного и высокоэффективного источника света, который может без труда быть интегрирован в структуру полупроводникового кристалла.
Новый светодиодный источник света, созданный голландскими учеными, в тысячу раз более эффективен, нежели любые его предшественники. Более того, его быстродействие столь велико, что он способен обеспечить гигабитные скорости передачи информации, которых вполне достаточно для удовлетворения всех нынешних и будущих потребностей. Еще одним из ключевых новшеств является то, что структура светодиода уже объединена со световым каналом и световодом, позволяющими передавать оптический сигнал строго в необходимом направлении.
Структура нового нано-светодиода создается на кремниевом основании, покрытом тонким слоем фосфида индия. Кремний представляет собой основной вид полупроводникового материала, из которого изготавливаются кристаллы почти всех чипов, но его некоторые электронные и оптические свойства не позволяют изготавливать из него эффективные источники света. Идеальным вариантом для создания источника света является фосфид индия, из которого изготовлены собственно светоизлучающие элементы светодиода.
Малые габариты светоизлучающих элементов светодиода обеспечивают их малую инерционность и высокую тактовую частоту работы. Даже опытные образцы новых светодиодов уже могут преобразовывать электрические сигналы в оптические со скоростью в несколько гигабит в секунду. А технология массового производства новых светодиодов, которая будет разработана немного позже, позволит получать партии таких устройств, разброс параметров которых будет находиться в допустимых пределах.
TLDR
В 2020-х мы станем свидетелями бума оптических компьютеров
#физика #технология #электроника #оптика
https://phys.org/news/2017-02-efficient-nano-led-door-faster-microchips.html
phys.org
More efficient nano-LED opens door to faster microchips
The electronic data connections within and between microchips are increasingly becoming a bottleneck in the exponential growth of data traffic worldwide. Optical connections are the obvious successors ...
#образование #электроника
Интересный пост преподавателя МЭИ и дискуссия в Фейсбуке:
https://www.facebook.com/groups/Nauchobrazovanie/permalink/1393063217706005/
Сергей Амелин:
Коллеги, как объять необъятное
Давно мучает меня одна проблема, решил поделиться.
Преподаю дисциплину «Схемотехника» на кафедре Электроники и микропроцессорной техники. Профильную дисциплину, одну из основополагающих. И с каждыми годом всё больше убеждаюсь, что не могу дотянуть студентов до того уровня, чтобы выпускники соответствовали современным требованиям к инженеру-разработчику электронных устройств. И не только потому, что студенты пошли послабее… А потому, что объем информации, которым нужно владеть современному инженеру становится всё больше и больше. Причем именно владеть, держать в голове и уметь использовать, нагуглить не вариант. Вся эта информация нужна сразу. Она нужна для создания целостной системы причинно-следственных связей, без который невозможно понять тонкости работы электронных устройств и особенностей их проектирования. Я не имею в виду специфическую информацию, а просто базовый набор знаний и навыков, которые необходимы для ПОНИМАНИЯ хотя бы на базовом уровне что и как происходит в электронных устройствах. В самых типовых устройствах.
Без такого понимания невозможна дальнейшая работа по специальности. А чтобы достичь этого понимания в голове должна быть сложная иерархическая «база данных». Если грубо: чтобы понимать, как работает электронная схема, нужно понимать, как работают микросхемы, из которых она состоит. Чтобы понимать, как работает аналоговая микросхема, нужно знать её внутреннюю схемотехнику и особенности. Т.е. фактически нужно знать транзисторную схемотехнику. В свою очередь, чтобы знать и понимать транзисторную схемотехнику, нужно знать особенности функционирования транзистора, хотя бы немного физику полупроводников. Получается такая матрешка… И всё это нужно знать здесь и сейчас, держать в голове.
И вот вопрос: как этому всему научить? Я учился в вузе 30 лет назад. И у нас тоже была дисциплина «Схемотехника». И нас тоже учили начиная от принципов работы транзистора и общих принципов построения транзисторных схем. И далее по возрастающей. Только 30 лет назад эта возрастающая уходила не так уж и далеко (в тот момент транзисторной схемотехнике в прицепе было чуть больше 30 лет). И её можно было всю достаточно глубоко изучить. Но прошло 30 лет. За это время появилось очень много нового. А то, что было ранее – не устарело. Оно просто стало фундаментом для нового. И чтобы ПОНИМАТЬ в своей специальности нужно знать, как минимум, вдвое больше, чем в те времена, когда учился я. И такая ситуация практически со всеми профильными дисциплинами. При этом время обучения больше не стало (в реалиях оно стало меньше).
Еще 10 лет назад я пытался учить пониманию. При этом получалось, что за отведенное время я доходил примерно до уровня развития схемотехники 80-х годов. Т.е. фактически до того уровня, который был, когда я учился. И самое интересное – большинство учебников по схемотехнике и электронике как раз построены так, что они в состоянии довести до понимания того уровня электроники, каким он был в 80-е годы. Или же впадают в другую крайность – дают всё по верхам, крохи только самой общей информации, которую невозможно сложить во взаимосвязанную систему знаний и достичь понимания. Как отметил один из преподавателей, это даже не лоскутное одеяло, это набор не связанных между собой лоскутов…
К чему приводит невозможность классического обучения от простого к сложному с четким выстраиванием иерархии? К тому, что я вынужден отказываться от того, чтобы учить ПОНИМАТЬ. Я начинаю учить ЗНАТЬ. Знать некие рецепты «схемостроения» без понимания, как и почему работают эти рецепты. И как эти рецепты можно менять. Выпускник из инженера превращается в мага. Я учу его набору заклинаний. На большее у меня не хватает времени при всем моем желании. Причем даже заклинаниям я учу далеко не всем, а лишь очень скромненькому базовому набору.
Эту самую «м <...>
_______
Источник: https://t.iss.one/Platych/96
Интересный пост преподавателя МЭИ и дискуссия в Фейсбуке:
https://www.facebook.com/groups/Nauchobrazovanie/permalink/1393063217706005/
Сергей Амелин:
Коллеги, как объять необъятное
Давно мучает меня одна проблема, решил поделиться.
Преподаю дисциплину «Схемотехника» на кафедре Электроники и микропроцессорной техники. Профильную дисциплину, одну из основополагающих. И с каждыми годом всё больше убеждаюсь, что не могу дотянуть студентов до того уровня, чтобы выпускники соответствовали современным требованиям к инженеру-разработчику электронных устройств. И не только потому, что студенты пошли послабее… А потому, что объем информации, которым нужно владеть современному инженеру становится всё больше и больше. Причем именно владеть, держать в голове и уметь использовать, нагуглить не вариант. Вся эта информация нужна сразу. Она нужна для создания целостной системы причинно-следственных связей, без который невозможно понять тонкости работы электронных устройств и особенностей их проектирования. Я не имею в виду специфическую информацию, а просто базовый набор знаний и навыков, которые необходимы для ПОНИМАНИЯ хотя бы на базовом уровне что и как происходит в электронных устройствах. В самых типовых устройствах.
Без такого понимания невозможна дальнейшая работа по специальности. А чтобы достичь этого понимания в голове должна быть сложная иерархическая «база данных». Если грубо: чтобы понимать, как работает электронная схема, нужно понимать, как работают микросхемы, из которых она состоит. Чтобы понимать, как работает аналоговая микросхема, нужно знать её внутреннюю схемотехнику и особенности. Т.е. фактически нужно знать транзисторную схемотехнику. В свою очередь, чтобы знать и понимать транзисторную схемотехнику, нужно знать особенности функционирования транзистора, хотя бы немного физику полупроводников. Получается такая матрешка… И всё это нужно знать здесь и сейчас, держать в голове.
И вот вопрос: как этому всему научить? Я учился в вузе 30 лет назад. И у нас тоже была дисциплина «Схемотехника». И нас тоже учили начиная от принципов работы транзистора и общих принципов построения транзисторных схем. И далее по возрастающей. Только 30 лет назад эта возрастающая уходила не так уж и далеко (в тот момент транзисторной схемотехнике в прицепе было чуть больше 30 лет). И её можно было всю достаточно глубоко изучить. Но прошло 30 лет. За это время появилось очень много нового. А то, что было ранее – не устарело. Оно просто стало фундаментом для нового. И чтобы ПОНИМАТЬ в своей специальности нужно знать, как минимум, вдвое больше, чем в те времена, когда учился я. И такая ситуация практически со всеми профильными дисциплинами. При этом время обучения больше не стало (в реалиях оно стало меньше).
Еще 10 лет назад я пытался учить пониманию. При этом получалось, что за отведенное время я доходил примерно до уровня развития схемотехники 80-х годов. Т.е. фактически до того уровня, который был, когда я учился. И самое интересное – большинство учебников по схемотехнике и электронике как раз построены так, что они в состоянии довести до понимания того уровня электроники, каким он был в 80-е годы. Или же впадают в другую крайность – дают всё по верхам, крохи только самой общей информации, которую невозможно сложить во взаимосвязанную систему знаний и достичь понимания. Как отметил один из преподавателей, это даже не лоскутное одеяло, это набор не связанных между собой лоскутов…
К чему приводит невозможность классического обучения от простого к сложному с четким выстраиванием иерархии? К тому, что я вынужден отказываться от того, чтобы учить ПОНИМАТЬ. Я начинаю учить ЗНАТЬ. Знать некие рецепты «схемостроения» без понимания, как и почему работают эти рецепты. И как эти рецепты можно менять. Выпускник из инженера превращается в мага. Я учу его набору заклинаний. На большее у меня не хватает времени при всем моем желании. Причем даже заклинаниям я учу далеко не всем, а лишь очень скромненькому базовому набору.
Эту самую «м <...>
_______
Источник: https://t.iss.one/Platych/96
Facebook
Log in or sign up to view
See posts, photos and more on Facebook.