IBM делает кремниевую фотонику на шаг ближе

Увеличение вычислительной мощности отдельных компонентов компьютерных систем автоматически повышает требования к ширине каналов для передачи данных на межпроцессорном (межчиповом) уровне. Однако на близких дистанциях — в пределах материнской платы и даже отдельной стойки — повышать пропускную способность становится всё труднее и труднее. По мере повышение несущей частоты медные соединения начинают «буксовать» — затухания сигнала становятся слишком велики, а паразитные наводки растут.

Проблему с расширением каналов могут решить оптические каналы связи, но современные методы сопряжения оптических линий с электронными компонентами слишком дороги, чтобы использовать их на малых и сверхмалых расстояниях. Решить весь комплекс проблем может помочь кремниевая фотоника — интеграция оптических и электронных компонентов на одном кусочке кремния, когда процессор или контроллер может одновременно принять и обработать световой импульс (поток фотонов) и чистый поток электронов.

Стопка кремниевых подложек с оптико-электронными четырёхканальными мультиплексорами IBM

К конференции Lasers and Electro Optics 2015, которая на днях стартовала в Сан-Хосе, компания IBM подготовила анонс и демонстрацию первого в индустрии готового к коммерческому внедрению монолитного КМОП-чипа с полностью интегрированными модулями для одновременной работы с оптическими и электрическими сигналами. Разработка представляет собой блок с функциями оптического мультиплексора и демультиплексора. Чип имеет четыре входящих и четыре исходящих оптических канала с пропускной способностью 25 Гбит/с. Решение способно создать один полнодуплексный канал с простым одномодовым оптоволокном с пропускной способностью 100 Гбит/с. В компании IBM испытали разработку на дальности до 2 км. Подобные модули могут сопрягаться на уровне чипов без каких-либо дополнительных разъёмов, что значительно упростит внедрение кремниевой фотоники.

Размещение интегрированных элементов на кристалле одного оптико-электронного мультиплексора IBM

Одновременно с началом производства интегрированных модулей компания IBM представила набор для разработчиков. Вскоре сторонние компании смогут интегрировать оптико-электронные блоки в собственные разработки. Подобным предложением наверняка воспользуются в компаниях Google и NVIDIA, которые одними из первых стали участниками альянса OpenPOWER. Следует ожидать, что со временем подобный интерфейс появится в составе процессоров IBM Power.

Пока же компания планирует заменить в собственных ЦОД штатные повторители на решения на базе представленных оптических мультиплексоров. Следует подчеркнуть, что пока в состав решений не вошли полупроводниковые лазеры. Эти элементы всё ещё дискретные и выполняются отдельно. Интеграция лазеров в состав чипов будет проведена на следующем этапе по мере создания новых технологий с использованием материалов из III-V групп периодической системы Менделеева.

Хочешь узнать больше - читай отзывы

3dnews