La nuova lega di silicio: il futuro dei processori fotonici

Da decine di anni, i ricercatori di tutto il mondo, stanno cercando o creando alternative al silicio per i chip. L’idea sarebbe di trovare un modo per non sfruttare flussi di corrente elettrica, bensì alterntive più performanti e meno esose di risorse. Sembra che i ricercatori, della Eindhoven University of Technology, abbiano raggiungo un traguardo impressionante, sintentizzando una nuova lega. Ma vediamo di spiegare nel modo più semplice possibile cosa hanno fatto.

Le componenti che vengono utilizzate nell’ elettronica sono molteplici, ognuna con determinate caratteristiche. Tra queste caratteristiche ritroviamo il materiale di cui sono composte. Un esempio sono i resistori, che a seconda del materiale hanno capacità diverse. Come esempio però più alla portata di tutti, prendiamo dei guanti di gomma. Fin da quando ci hanno insegnato le basi di fisica, scienze e biologia a scuola, sappiamo bene che la gomma è un cattivo conduttore di corrente. Detto ciò se volessi creare dei guanti che facessero l’opposto? Probabilmente cambierei il materiale, sfruttando qualche metallo, come il rame. Il rame è un ottimo conduttore e viene utilizzato da sempre, basti pensare alle linee telefoniche con cui riusciamo a raggiungere il web. Ma se volessi creare dei guanti che siano una via di mezzo?

In questo caso dovrei cercare un nuovo materiale o cercare di crearne uno nuovo. Uno dei procedimenti più conosciuti, in laboratorio, nell’ambito dei semiconduttori è il “Drogaggio“. Tramite questo procedimento si potrebbe aumetare la conducibilità dei guanti (o semiconduttore) in modo da fargli assumere proprietà elettriche simili a quelle di un metallo. Ovviamente ci sarebbero diversi approfondimenti di chimica ed atri fattori, ma non sono da approfondire in questo momento. Inoltre ci sarebbero diverse implicazioni ed altre informazioni sui procedimenti in laboratorio, per riuscire a comprendere cosa hanno fatto nello specifico. Per chi fosse interessato ed ha le giuste competenze lo studio è stato pubblicato su Nature.

Dunque cosa hanno fatto questi ricercatori? Sono riusciti a creare una nuova lega combinando il Silicio e il Germanio (per il 65%) in una struttura esagonale che può emettere luce. Il Silicio è alle basi dell’elettronica odierna ma ha delle limitazioni fisiche e non può trasmettere luce. Riprendendo l’esempio precedente dei fili di rame, usati per le nostre connessioni, possiamo spiegare metaforicamente quale è stato l’obbietivo. Sappiamo bene che ormai il cablaggio in rame è e verrà soppiantato dalla fibra ottica. La fibra funziona tramite trasmissione di luce, questo comporta una velocità di trasmissione migliaia di volte più veloce del rame, ed una produzione di calore inferiore.

Quello che hanno voluto fare è stato utilizzare un concetto simile. Il Silicio non può trasmettere luce, dunque hanno cercato di donargli parte delle proprietà del germanio e cambiarne la struttura, in modo da poter ottenere la nuova lega. Nel nostro esempio è come cercare di donare le proprietà della fibra ad i vecchi cablaggi in rame. Questo è qualcosa di rivoluzionario. Come detto in precedenza significa avere prestazioni migliori e calore inferiore.

Questo nuovo materiale permetterebbe la nascita dei processori fotonoci. Ossia processori con nuove tipologie di semiconduttori, creati con la nuova lega, migliaia di volte più veloci e che riscalderebbero quasi nulla. Questa tecnologia è ancora acerba e ci sono delle problematiche da prendere in considerazione. Per trasmettere luce serve qualcosa che la emetta, dunque si necessità la creazione di un laser che si occupa di ciò. L’altro problema è la miniaturizzazione e precisione, poiché circuiti del genere avrebbero bisogno di una percisione che definire microscopica è un eufemismo. Dopotutto parliamo di grandezze di circa 100nm. I ricercatori dichirano, che le cose procedono senza intoppi, potranno creare un laser a base di silicio entro il 2020.

Questa tecnologia cambierebbe drasticamente il mondo dei Datacenter, dei sistemi radar basati su laser, delle auto autonome, dei sensori chimici per la diagnosi medica. Le innovazioni sarebbero innumerevoli. Inoltre questa tecnologia sarebbe un ottima fase di intermezzo. Ricordiamoci che da anni aziende come IBM stanno lavorando sui computer quantistici, che rivoluzieranno ulteriormente il mondo (nella figura precedente è presente proprio questo computer).