V posledních letech se inženýři snaží zapojit umělou inteligenci (AI) mimo jiné i do procesu návrhu a výroby polovodičů. Přístupy založené na umělé inteligenci už v některých případech zkrátily dobu potřebnou k návrhu z týdnů na hodiny a současně výrazně snížily výrobní náklady. Už teď jsou čipy na hranici lidské představivosti, tak proč to nezkusit s nelidskými aktéry?
Pascal Del'Haye z německé Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) s týmem kolegů oslovili AI, aby jim navrhla tři klíčové komponenty fotonických čipů, konkrétně vlnové rozbočovače (wavelength splitter), prostorové třídiče módů (spatial mode sorter) a zrcadla (mirror). Nakonec se s těmito součástkami dostali na velikost několika mikrometrů, čímž překonali dosavadní představivost lidských konstruktérů. Jde o až 500násobné zmenšení uvedených součástek, čímž na fotonickém čipu zůstává spousta místa pro další funkce.
Vědci nejprve inteligenci sdělili, co mají součástky se světlem dělat, a přidali také určitá výrobní omezení, například jak se mohou nanostruktury zakřivovat. AI pak použila přístup s inverzním designem. Testovala a vylepšovala různé návrhy, dokud nenašla nanostruktury schopné dosáhnout požadovaného výsledku.
Součástky fotonických čipů se dosud obvykle navrhují ručně. Inženýři vycházejí z osvědčeného konstrukčního řešení a pracně ho optimalizují pro nové požadavky na výkon. Tento postup je nejen pomalý, ale zároveň omezuje množství různých geometrií zařízení, které lze vyzkoušet.
Del'Haye s kolegy navíc vyrobili součástky navržené AI z nitridu křemíku, jehož vrstva má tloušťku přibližně 400 až 800 nanometrů. U běžného křemíku je to 150 až 400 nanometrů. Nitrid křemíku kvůli tomu propouští méně světla, což zlepšuje provoz fotonického čipu.
##seznam_reklama##
Výsledná zrcadla mají velikost cca 11 mikrometrů a odrážejí až 98,5 procenta dopadajícího světla. Nový dělič vlnových délek je velký zhruba jako bakterie, asi 5 mikrometrů, a třídič prostorových módů je o něco málo větší. Badatelé zatím úspěšně otestovali všechny tři zmíněné součástky navržené umělou inteligencí jednotlivě. Dalším krokem bude vytvoření plně funkčních fotonických čipů. Nezbývá než se těšit.
Video: The Newest Computer Chips aren’t “Electronic”
Literatura