IBM уже больше 10 лет занимается разработкой оптоэлектронных чипов, объединяющих на одном кристалле обычные полупроводники и оптические элементы — модуляторы, волноводы, мультиплексоры. Если раньше речь шла лишь о прототипах, созданных в лабораторных условиях, то теперь удалось создать нанооптический трансмиттер на практически стандартной производственной линии, использующей 90нм техпроцесс с незначительными модификациями. Это значит, что уже скоро может быть налажен массовый выпуск чипов с оптическими шинами для связи процессора с памятью или различных блоков процессора между собой.
Нанооптический чип IBM под микроскопом. Оранжевые области — медь, синие — волноводы.
Опытный образец содержит 50 трансмиттеров, работающих параллельно, каждый из них передаёт или принимает данные со скоростью 25 гигабит/сек, общая пропускная способность составляет 1.25 терабит/сек. Эта технология вполне может масштабироваться вплоть до пета- и эксабитных скоростей, ведь оптическая передача сигналов лишена многих проблем электрической — гораздо меньше затухание сигнала и тепловыделение, выше скорость модуляции, есть возможность использовать спектральное уплотнение канала.
В первую очередь такие устройства будут востребованы при создании суперкомпьютеров, где пропускная способность каналов связи между вычислительными узлами давно является узким местом. Уже скоро такие устройства станут использоваться повсеместно — использование практически стандартной технологии позволяет уверенно говорить о том, что цена чипов с оптическими шинами и интерфейсами будет ненамного выше обычных, ведь все оптические элементы создаются одновременно с полупроводниками, на том же конвейере.
Оптика уже вытеснила медь на длинных дистанциях, и теснит её на средних — в датацентрах, мультимедийных устройствах, и на «последней миле». Благодаря дешёвым оптоэлектронным элементам она уже очень скоро может проникнуть внутрь компьютеров и чипов. На иллюстрации ниже показана концепция использования оптических линий связи в системах класса Network-on-chip (NOC), которые становятся всё более актуальными с ростом числа процессорных ядер и перемещением всё большего числа устройств на один кристалл с процессором.
Автор: ilya42
