1965 में, इंटेल के सह-संस्थापक गॉर्डन मूर ने मूर के कानून का प्रस्ताव दिया, यह भविष्यवाणी करते हुए कि चिप्स पर ट्रांजिस्टर का घनत्व हर 18 से 24 महीनों में दोगुना हो जाएगा।हालांकि, दशकों के विकास के बाद, सिलिकॉन-आधारित इलेक्ट्रॉनिक चिप्स अपनी क्षमताओं की भौतिक सैद्धांतिक सीमाओं के पास हैं।
फोटोनिक चिप्स के उद्भव को मूर के कानून की सीमाओं के माध्यम से तोड़ने के लिए एक महत्वपूर्ण तरीके के रूप में देखा जाता है।
हाल ही में, हांगकांग के सिटी यूनिवर्सिटी विश्वविद्यालय के एसोसिएट प्रोफेसर वांग चेंग के नेतृत्व में एक टीम, हांगकांग के चीनी विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के सहयोग से, एक मंच के रूप में लिथियम नीबेट का उपयोग करके एक माइक्रोवेव फोटोनिक चिप विकसित की।यह चिप प्रक्रियाएं तेजी से संकेत देती हैं और अल्ट्रा-फास्ट एनालॉग इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल प्रोसेसिंग और कम्प्यूटेशन के लिए ऑप्टिक्स का उपयोग करते हुए, कम ऊर्जा का उपभोग करती हैं।
शोध 29 फरवरी को "नेचर" में प्रकाशित हुआ था।यह बताया गया है कि एकीकृत लिथियम niobate माइक्रोवेव फोटोनिक चिप्स पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक प्रोसेसर की तुलना में न केवल 1000 गुना तेज हैं, बल्कि कम ऊर्जा की खपत के साथ एक सुपर वाइड प्रोसेसिंग बैंडविड्थ और बेहद उच्च कम्प्यूटेशनल सटीकता भी है।
फोटोनिक चिप्स की अवधारणा अब अपरिचित नहीं है, और फोटोनिक चिप्स के क्षेत्र में नई तकनीकें अक्सर उभर रही हैं।उदाहरण के लिए, दिसंबर 2022 में, शंघाई जियाओ टोंग यूनिवर्सिटी के इलेक्ट्रॉनिक इंफॉर्मेशन और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग विभाग के प्रोफेसर ज़ो वेवेन के नेतृत्व में एक टीम ने एक अभिनव विचार प्रस्तावित किया जो कम्प्यूटेशनल विज्ञान के साथ फोटोनिक्स को काटता है।उन्होंने एक नए प्रकार के फोटोनिक टेंसर प्रसंस्करण चिप को विकसित किया, जो हाई-स्पीड टेंसर कन्फ्यूशन संचालन में सक्षम है।परिणाम "नेचर" शीर्षक के तहत "एकीकृत फोटोनिक चिप्स के आधार पर उच्च-क्रम टेंसर स्ट्रीम प्रसंस्करण" शीर्षक के तहत प्रकाशित किए गए थे।
इसके अलावा, चीनी शोधकर्ताओं ने फोटोनिक एकीकृत सर्किट, फोटोनिक ट्रांजिस्टर और ऑप्टिकल कंप्यूटिंग में महत्वपूर्ण सफलताएं दी हैं।ये उपलब्धियां न केवल फोटोनिक चिप तकनीक में चीन की ताकत को प्रदर्शित करती हैं, बल्कि वैश्विक फोटोनिक चिप उद्योग के विकास में भी महत्वपूर्ण योगदान देती हैं।
पिछले एक दशक में, फोटोनिक तकनीक सूचना प्रौद्योगिकी, आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस, स्मार्ट वाहनों और हेल्थकेयर की अगली पीढ़ी के लिए एक केंद्र बिंदु बन गई है।इसे संबंधित देशों द्वारा अंतर्राष्ट्रीय बाजार में अग्रणी स्थिति बनाए रखने के लिए प्रमुख प्रौद्योगिकियों में से एक माना जाता है।
सीधे शब्दों में कहें, एक फोटोनिक चिप एक चिप है जो डेटा अधिग्रहण, ट्रांसमिशन, कम्प्यूटेशन, स्टोरेज और डिस्प्ले के लिए ऑप्टिकल सिग्नल का उपयोग करती है।वर्तमान युग में मुख्य रूप से दो फायदे के कारण फोटोनिक चिप्स की अत्यधिक मांग की जाती है: प्रदर्शन और विनिर्माण।
लाभ 1: उच्च कंप्यूटिंग गति, कम बिजली की खपत, और कम विलंबता
पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक चिप्स की तुलना में, फोटोनिक चिप्स के कई फायदे हैं, मुख्य रूप से उच्च गति और कम बिजली की खपत के मामले में।ऑप्टिकल सिग्नल प्रकाश की गति से प्रसारित होते हैं, बहुत बढ़ती गति;आदर्श रूप से, फोटोनिक चिप्स इलेक्ट्रॉनिक चिप्स की तुलना में लगभग 1000 गुना तेजी से गणना करते हैं।फोटोनिक कंप्यूटिंग कम ऊर्जा की खपत करता है, ऑप्टिकल कंप्यूटिंग की बिजली की खपत के साथ 10^-18 जूल प्रति बिट (10^-18 J/बिट) के रूप में कम होने की उम्मीद है।एक ही बिजली की खपत के साथ, फोटोनिक उपकरण इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की तुलना में सैकड़ों गुना तेज हैं।
इसके अतिरिक्त, प्रकाश में समानांतर प्रसंस्करण और परिपक्व तरंग दैर्ध्य डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग तकनीक के लिए एक प्राकृतिक क्षमता होती है, जो डेटा प्रोसेसिंग क्षमता, भंडारण और फोटोनिक चिप्स के बैंडविड्थ को बढ़ाती है।आवृत्ति, तरंग दैर्ध्य, ध्रुवीकरण की स्थिति, और प्रकाश तरंगों का चरण अलग -अलग डेटा का प्रतिनिधित्व कर सकता है, और प्रकाश पथ पार करते समय एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप नहीं करते हैं।ये विशेषताएं समानांतर कंप्यूटिंग में फोटॉन को निपुण बनाती हैं, कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्क के साथ अच्छी तरह से फिटिंग करते हैं, जहां अधिकांश कंप्यूटिंग प्रक्रिया में "मैट्रिक्स गुणा" शामिल है।
कुल मिलाकर, फोटोनिक चिप्स में उच्च कंप्यूटिंग गति, कम बिजली की खपत और कम विलंबता होती है, और तापमान, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों और शोर में परिवर्तन के लिए कम अतिसंवेदनशील होते हैं।
लाभ 2: कम विनिर्माण आवश्यकताएं
एकीकृत सर्किट चिप्स के विपरीत, फोटोनिक चिप्स में अपेक्षाकृत कम विनिर्माण आवश्यकताएं होती हैं।उच्चतम तकनीकी बाधाएं एपिटैक्सियल डिजाइन और विनिर्माण में निहित हैं।प्रकाश के तकनीकी मार्ग में उच्च गति, कम ऊर्जा की खपत और एंटी-क्रॉसस्टॉक जैसे फायदे हैं, जिससे यह इलेक्ट्रॉनिक्स के कई कार्यों को बदलने की अनुमति देता है।
चीन के Xintong Microelectronics Technology (Beijing) कंपनी, लिमिटेड के अध्यक्ष Sui Jun ने एक बार कहा था, "फोटोनिक चिप्स को इलेक्ट्रॉनिक चिप्स के लिए आवश्यक अत्यधिक पराबैंगनी (EUV) लिथोग्राफी मशीनों जैसे अत्यधिक उच्च अंत लिथोग्राफी मशीनों का उपयोग करने की आवश्यकता नहीं है। हम कर सकते हैं। हम कर सकते हैं।अपेक्षाकृत परिपक्व घरेलू सामग्री और उपकरणों का उपयोग करके उनका उत्पादन करें। ”
इस बारे में कि क्या फोटोनिक चिप्स इलेक्ट्रॉनिक चिप्स को बदल देंगे, इलेक्ट्रॉनिक चिप्स का सामना करने वाली वर्तमान अड़चनें को समझना महत्वपूर्ण है।
इलेक्ट्रॉनिक चिप्स के लिए पहली चुनौती मूर के कानून की सीमा है।पिछले लगभग 50 वर्षों में, ट्रांजिस्टर का घनत्व हर 18-20 महीनों से दोगुना हो सकता है, लेकिन एक भौतिक दृष्टिकोण से, एक परमाणु का आकार 0.3 नैनोमीटर के करीब है।जब अर्धचालक प्रक्रिया 3 नैनोमीटर तक पहुंच जाती है, तो यह भौतिक सीमा के बहुत करीब है, जिससे हर 18-20 महीनों को दोगुना करना जारी रखना लगभग असंभव हो जाता है।