SRPSKI NAUČNIK: Procesori će do 2020. biti 20 puta brži!

BOLDER - Revolucija u nauci.Tim naučnika iz SAD s dr Milošem Popovićem na čelu, profesorom Univerziteta u Bolderu, otkrio je tehniku koja omogućava da mikroprocesori za komunikaciju s mikročipovima umesto žica koriste svetlo. Ovo znači da novi optički uređaji mogu da se ugrade u savremene procesore i drastično ih ubrzaju. O ovome smo razgovarali sa dr Popovićem.- Mikroprocesori napreduju već 30-40 godina. Sa sedam godina u Boru u Srbiji imao sam računar koji je radio na 4,77 megaherca. Danas su procesori 1.000 puta brži, rade na nekoliko gigaherca. Brzina se duplirala svakih 18 meseci. Doskora. Ali, oko 2005. to je stalo. Potrošnja električne energije postala je novo ograničenje. Tad je počelo da se radi na procesorima sa nekoliko jezgara da bi se nastavio rast performansi. U tom kontekstu, sada sva ta jezgra treba da šalju podatke u memoriju, vade podatke iz memorije, i komuniciraju sa svim drugim jezgrima. S dva to možda nije teško, ali kako sa 1.000 jezgara? Problem je što ta komunikacija počinje da troši veliku energiju, i ponovo se postavlja brzinsko ograničenje. Postoji i drugi problem - komunikacija procesora sa memorijom. Električni signali na jednoj i drugoj žici „čuju“ jedan drugog ako su žice previše blizu. To znači da možeš da prikačiš samo ograničen broj kontakta na mikroprocesor. Svetlosna „kola“ na čipu imaju potencijal da reše oba ova problema - ovaj energetski, fotonika može da ponudi veoma energetski efikasnu komunikaciju, a za „pakovanje“ što više komunikacionih kanala u isti prostor - optička „žica“ može da nosi stotine, čak hiljade, različitih boja svetlosti, to jest kanala, u jednom vlaknu, tako da dozvoljavaju ogromni protok podataka u čip i van čipa.Vaš rad nazivaju revolucionarnim.- Ono što smo uradili, što je „revolucionarno“, jeste da smo omogućili po prvi put da se optički uređaji mogu napraviti unutar istog procesa u kojem se prave tranzistori za mikroprocesore ili čipovi za memoriju. Počeli smo od tranzistora i procesa u kojem se mikroprocesor pravi, i smislili kako da napravimo fotoniku, optičke uređaje, u tom istom procesu, naime kako da napravimo optički uređaj od samog tranzistora. To nam je pošlo za rukom, i prvo smo napravili optičke modulatore, uređaje koji prevode podatke iz električnog signala u optički. Ali radimo i na mnogo drugih uređaja. Zašto je ovo bitno? Ovo može biti revolucionarno za mikroelektroniku jer znači da naši optički uređaji mogu da se ugrade u savremeni mikroprocesor, danas. Sad je moguće napraviti optički modulator unutar upravo ovih mikroprocesora. To je do skoro bilo nemoguće.Kad će se desiti veliko ubrzanje rada mikroprocesora?- Pa, očekuje se da će rad kao što je ovaj da omogući samo dalji nastavak Murovog zakona, tj. da se nastavi dupliranje brzine svakih 18 meseci, a da još troši istu količinu energije kao danas. Tako da, na primer, do 2020. je oko 4,5 ciklusa od 18 meseci, trebalo bi da vidimo oko 20 puta brže procesore. Što se tiče megaherca, kao sto sam rekao gore, oni se verovatno neće mnogo povećati - povećaće se broj jezgara u jednom procesoru, i imaćemo veliki paralelizam, koji omogućuje optika.Kad će krenuti industrijska proizvodnja?- Verovatno za oko pet godina. Koje su najveće prednosti optičke tehnologije?- Masivni paralelizam - to što može 1.000 talasnih dužina (boja) svetlosti da se pusti niz jedno vlakno, tj. jednu „optičku žicu“, dok samo jedan električni kanal ide po jednoj metalnoj žici. Drugo, optika ima manje gubitke signala dok prenosi podatke na jako velikim frekvencijama.Koji je vaš sledeći naučni cilj?- Da napravimo kompletni mikroprocesor sa ugrađenim optičkim sposobnostima, i čip memorije, i da ta dva „razgovaraju“ preko optičkog vlakna visokom brzinom. To jest, da pokažemo da se ovo može. Ja radim na fotonskim uređajima, kao što je modulator, kao i Radživa Ram, još jedan član mog tima, a ovo je već deo u kojem veću ulogu ima grupa kolege Vladimira Stojanovića na Berkliju, koja pravi naša kola i sisteme, i grupa Krste Asanovića, koja projektuje efikasna jezgra našeg mikroprocesora. Vladimir je i idejni stvaralac ovog poduhvata, i vođa projekta, a bavi se elektronikom.Koja su ograničenja optičke tehnologije?- Optika, kao i sve, ima i probleme koje još treba rešiti, i ograničenja. Jedan problem je da su optički uređaji na čipu osetljivi na najmanju grešku u dimenzijama uređaja u proizvodnji. To znači da su potrebna kompleksna kola da ih podešavaju. Jedno ograničenje je da optička kola moraju da budu veličine oko talasne dužine svetlosti, što je vrlo malo - nekoliko stotina nanometara - ali mnogo veće od tranzistora, odnosno talasne dužine elektrona. To znaci da će optički uređaji na čipu biti veći nego elektronski. Ali, zasad nas spasava to što jedan optički uređaj može da nosi npr. 1000 optičkih kanala.Očekujete li probleme prio komercijalizaciji vašeg otkrića?- Ovo je jedan od najvećih izazova sa kojim se naš tim suočava - da ubedimo elektronsku industriju da je ovaj korak neizbežan, izvodljiv i pravi put. Nalazimo se u situaciji gde dva do skora nevezana polja, elektronika i optika, počinju da se sastaju, i potrebno je da ljudi u ta dva polja počnu da govore zajednički jezik, što trenutno nije slučaj.Gde ste počeli saradnju sa Vladimirom Stojanovićem?- U SAD. Ja sam završavao postdiplomske studije na MIT kada je on došao sa Stenforda da započne posao kao profesor. Vladimir je sada profesor na Berkliju. Njegova je zamisao bila da fotonika integrisana direktno u napredne fabrikacione procese može da napravi veliki tehnološki „impakt“, a ja sam doveden jer sam u to vreme bio „lokalni ekspert“ za optičke uređaje u fotonici na MIT. Ta saradnja već traje sedam godina, nastavila se nakon sto sam otišao u Kolorado, i puno sam naučio iz nje. Inače drugi bitni igrači su naš kolega Radživ Ram, isto na MIT, i Krsta Asanović, koji je isto počeo saradnju sa nama na MIT, pa prešao na Berkli. Činjenica da su u ovom timu čak trojica ljudi sa prezimenima koja se završavaju na „vić“, totalna je slučajnost.