Кремниевая фотоника, хотя с практической точки зрения о ней ещё рано говорить, довольно скоро упрётся в свойственные традиционным полупроводникам ограничения. Прежде всего — это снижение масштабов производства. Случится это лет через 10–15, но это произойдёт. Переходу на следующий уровень миниатюризации и производительности может помочь графен, чьё недавнее открытие застало научный мир врасплох и чьи свойства сейчас лишь изучаются, но изучаются сразу с прикладной точки зрения. И это важно. Коммерциализация приборов на основе графена может произойти в неслыханно короткие сроки.

Новый эксперимент с графеном в знаменитом американском Массачусетском Технологическом Институте (MIT) позволил представить этот материал как основу новой памяти, способной транслировать сигнал в оптическом диапазоне. Подчеркнём, оптический сигнал в данном случае возникает без использования традиционных лазеров и сопутствующей им обвязки.

Обнаружена сильная связь между возникающим в графене двумерным плазмоном и фононом-поляритоном в ферроэлектрике. Грубо говоря, электрический сигнал в слое графена возбуждает в ферроэлектрике поток фотонов.

Для получения подобного эффекта слой графена как в бутерброде поместили между двумя слоями ферроэлектрика (как заявляют исследователи, их вдохновила обычная память на основе ферроэлектрических материалов). В ходе экспериментов выяснилось, что

такая комбинация даёт возможность оперировать сигналом с частотой терагерцевого уровня. При этом плотность расположения элементов может быть в 10 раз выше современного уровня плотности, да ещё вдобавок, с переводом электрического сигнала в оптический.

Дополнительно изучение свойств «бутерброда» из графена и ферроэлектрика показало, что

в локальных участках возникает эффект памяти с минимальным потреблением энергии.

Также выявилось, что волноводные оптические каналы в материале слабо взаимодействуют друг с другом уже на удалении порядка 20 нм (не создают помех). Это ведёт к организации разводки на «кристалле» с высокой плотностью размещения каналов. Как ни погляди — одни преимущества.

Минусов немного, но они решающие — нет отработанной технологии, нет производственной базы и нет сырья в промышленных объёмах.

Пока кремниевые полупроводники себя не исчерпают, а произойдёт это на рубеже 2025 года, о графеновых процессорах можно будет только мечтать.