Eletrônica

Luz conecta dois mundos em um único chip

Luz conecta dois mundos em um único chip
Impressão artística do optoacoplador. A estrutura redonda é o detector (Diodo-Avalanche de Fóton Individual) e a estrutura em forma de uma ferradura é a fonte de luz (LED Modo Avalanche).[Imagem: Vishal Agarwal]

Conexão por luz

Os chips que funcionam com luz em vez de eletricidade - também conhecidos como chips fotônicos - estão lançando as bases de uma nova geração de computadores, celulares e demais equipamentos, uma nova geração marcada por maior velocidade, menos aquecimento e, por decorrência, menor consumo de energia e mais durabilidade das baterias.

Como o progresso tecnológico não consegue andar no mesmo ritmo que a demanda por esse mesmo progresso, um dos caminhos pode ser mesclar o que já se conseguiu fazer no campo da fotônica com a tecnologia eletrônica atual.

Um passo essencial para viabilizar esses processadores híbridos foi dado agora por Vishal Agarwal e seus colegas da Universidade de Twente, na Holanda.

Ele demonstrou como interligar duas partes de um chip usando luz. Isto significa que os dois mundos podem se comunicar sem nenhuma conexão elétrica.

Esse isolamento entre a parte de alta potência e a parte dos circuitos digitais garante uma operação mais segura do próprio chip. Isso já podia ser feito por meio de componentes chamados "optoacopladores", mas são componentes enormes, que precisam ficar fora do chip.

Optoacoplador

Agarwal miniaturizou o optoacoplador, fazendo-o ocupar uma área de apenas 0,008 milímetro quadrado, e, melhor de tudo, construindo-o usando unicamente a tecnologia padrão da indústria, chamada CMOS.

Como o silício não é muito bom em emitir luz, o pesquisador Satadal Dutta, da mesma equipe, havia inovado usando o "efeito avalanche", que parte de um único fóton para criar uma cascata de fótons, garantindo assim uma conexão óptica eficiente.

Agora, Agarwal projetou um circuito que controla o LED de silício aprimorado por seu colega Dutta, otimizando tudo para diminuir o consumo de energia, aumentar a velocidade de conexão e diminuir o espaço usado no chip.

O protótipo opera a 1 Megabit por segundo, mas o pesquisador garante que essa velocidade pode ser multiplicada em pelo menos 10 vezes no curto prazo.

Bibliografia:

Optocoupling in CMOS
Vishal Agarwal
PhD Thesis
DOI: 10.3990/1.9789036547079




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