Компания IBM представила первый интегрированный кремний-фотонный чип

Кремний-фотонный чип


Недавно представители компании IBM продемонстрировали то, что они называют первым монолитным кремниево-фотонным чипом, и это событие является большим шагом к созданию компьютерных чипов, на кристаллах которых интегрированы одновременно элементы оптических и электронных схем. Оптические коммуникационные каналы могут обеспечить большую полосу пропускания, нежели их электронные "собратья" работающие на медных электрических проводниках, проложенных по поверхности кристаллов чипов. Кроме этого, оптические каналы расходуют в два раза меньше энергии для передачи определенного количества информации, нежели электронные каналы, что имеет немаловажное значение с учетом роста инфраструктуры Интернета, требующего постоянного увеличения вычислительных мощностей его датацентров.

Инженеры, занимающиеся конструированием чипов, уже давно знают, что использование оптических коммуникационных каналов в пределах кристалла чипа может существенно увеличить его вычислительную мощность, снизив, при этом, количество потребляемой энергии. Но, различные материалы, используемые в оптике и электронике, различные технологии их обработки служили препятствием для их одновременной интеграции. Но, со временем, электронные компоненты начали приближаться к максимально возможным пределам их производительности, что повлекло за собой увеличение их энергетического "аппетита", и это послужило толчком к тому, что исследователи из разных организаций взялись за разработку методов интеграции оптических компонентов на традиционные полупроводниковые электронные чипы.

Порты чипа


Следует отметить, что фотонно-электронный чип, созданный специалистами компании IBM, является своего рода компромиссом, в котором сделаны некоторые уступки реалиям современных технологий. Сам кристалл чипа может быть запакован в такой же корпус, как и обычные электронные чипы. Но в его составе отсутствуют одни из самых главных компонентов - источники света. Вместо этого свет от внешних лазеров подается через специальные "лазерные входные порты", но, как только свет попадает внутрь чипа, он может быть использован для передачи и обработки информации. Для ввода информации в чип имеется четыре входных порта, а результаты обработки выдаются наружу через четыре выходных порта, каждый из которых способен обеспечить скорость до 25 гигабит в секунду. А за счет использования технологии мультиплексирования по длине волны скорость каждого порта составляет 100 гигабит в секунду.

Архитектура фотонного чипа является масштабируемой и, пока только в теории, можно будет создать чипы с восемью входными и выходными портами, способные "переварить" поток данных скоростью до 800 гигабит в секунду. Но пока это все только в перспективе, на первом этапе компания IBM планирует использовать новые кремний-фотонные чипы в своих собственных информационных центрах и в составе высокопроизводительных вычислительных систем, где полоса пропускания коммуникационных каналов является главным узким местом.

Представители компании сообщают, что их специалисты уже произвели успешные испытаний четырехпортовых кремний-фотонных чипов, организовав при их помощи сеть, способную передавать информацию со скоростью 100 гигабит в секунду на расстояние до 2 километров. И если специалистам компании удастся создать оптические приемники и передатчики, способные потянуть скорость в 800 гигабит в секунду, то им придется заняться разработкой и производством восьмипортовых кремний-фотонных чипов.

Структура системы с оптическими компонентами


Следующим шагом, который намерена сделать компания IBM, станет интеграция на кристалл чипа источников света - лазеров на основе полупроводниковых материалов III-V группы. Этот шаг будет достаточно долгим и тяжелым, но разработанные за это время технологии позволят включать в состав чипа не только лазеры, но и массу других оптических компонентов, включая волноводы, фотодиоды, оптические резонаторы, усилители и т.п., которые будут размещаться непосредственно рядом с обычными электронными компонентами.

Еще одним внушительным достижением компании является то, что новый кремний-фотонный чип был изготовлен на совершенно стандартном оборудовании по 90-нм CMOS-технологии. Это, в свою очередь, позволит избежать больших капитальных вложений в производство новых чипов тогда, когда эта технология станет достаточно зрелой для массового применения.




Ключевые слова:
IBM, CMOS, Кремний, Фотонный, Чип, Свет, Лазер, Коммуникации, Передача, Обработка, Информация, Скорость, Порт

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Созданы интегрированные фотонные схемы, элементы которых имеют рекордно мал ...
  • Созданы высокоэффективные наноразмерные светодиоды, которые могут обеспечит ...
  • Создан первый быстродействующий фотонный чип, работающий на принципах голов ...
  • Компания Intel представляет новый оптический кабель для суперкомпьютеров и ...
  • Компания IBM перемещает область оптических вычислений из лабораторий в реал ...




  • 17 мая 2015 13:37
    #1 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 3854
    Интересно, а сделают-ли полностью фотонные процессоры, или сразу будет скачок на квантовые технологии?


    --------------------
        
    18 мая 2015 04:05
    #2 Написал: rey

    Публикаций: 0
    Комментариев: 0
    "квантовые технологии" ММайнкрафт и Энгри Бердсов в вашем Айфончике не будут гонять от слова "никогда". Это под другие задачи заточенная вещь.

    Ну а фотонные процессоры, ЕМНИП, не позволяют делать процы столь же малых линейных размеров, что и электронные, по физ. ограничениям.

    Так что я бы пока что ждал интеграции с поляритронными же лазерами, ровно для того, о чем тут написали, как о цели: для межсхемного обмена.
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.