Kolejny krok do ogromnej prędkości przesyłania danych

.

Pracownicy IBM Labs ogłosili właśnie, że znaleźli sposoby rozwiązania niektórych spośród licznych problemów stojących na przeszkodzie stosowaniu komunikacji optycznej w chipach na skalę masową. Szczególnie ważna jest integracja optycznych układów nadawczo-odbiorczych (transceiverów) na tej samej płytce krzemu, na której znajduje się zasadniczy element konstrukcyjny – na przykład procesor. W tym celu opracowano metodę produkcji kompaktowych podzespołów optycznych z wykorzystaniem standardowych technologii stosowanych w układach CMOS. Zestaw komponentów optycznych oraz niezbędnych do ich wytwarzania technologii nosi nazwę CMOS Integrated Silicon Nanophotonics.

Jak informują inżynierowie IBM-a, transceiver dla jednego kanału komunikacji optycznej zajmuje powierzchnię zaledwie 0,5 milimetra kwadratowego; jest to dziesiąta część tego, co dotychczas udało się osiągnąć konkurencyjnym firmom. IBM na razie nie zdradza przepustowości pojedynczego kanału transmisyjnego. Tajemnicą pozostają także szczegóły dotyczące połączenia transceivera z wbudowanymi w chipie światłowodami. Firma twierdzi jednak, że na powierzchni 1. milimetrów kwadratowych krzemu da się pomieścić tyle optycznych układów nadawczo-odbiorczych, że ich przepustowość osiągnie 1 Tb/s. Ta wartość (w przeliczeniu 128 GB/s) stanowi pięciokrotność tego, co daje się uzyskać z zastosowaniem technologii HyperTransport 3.1 (AMD) albo QuickPath Interconnect (Intel) – tu maksymalny transfer wynosi 25 GB/s. Od 2011 roku magistrale PCI Express 3.0 mają osiągać 32 GB/s. Nowoczesne karty graficzne, łącząc się z szybkimi pamięciami GDDR5, transmitują dane z
prędkością przekraczającą 190 GB/s, ale wykorzystują w tym celu 384 linie przesyłowe.

Specjaliści z IBM-a oczekują, że transceivery optyczne pozwolą budować superkomputery klasy exascale przy zachowaniu akceptowalnego poziomu zużycia energii.

W przeszłości zespoły badawcze koncernu zaprezentowały już wiele modulatorów optycznych projektowanych z myślą o zastosowaniu w układach scalonych, optyczny mikroprzełącznik, fotodetektor lawinowy (APD)
i bufor optyczny. W marcu IBM ogłosił, że gotowe są także elementy dla obwodów fotonicznych i można rozpocząć wytwarzanie świetlnych chipów. Jak widać na grafice z 2005 roku (opracowanej przez laboratorium Big Blue w Zurychu), specjaliści koncernu jeszcze sceptycznie oceniali potencjał optycznych połączeń typu on-chip: na obrazku
zaznaczono, że takich łączy między całymi kartami w szafach komputerów należy oczekiwać mniej więcej teraz. Optyczna komunikacja między poszczególnymi układami w module wielochipowym (MCM) powinna się upowszechnić od roku 2015, a optyczna komunikacja między elementami pojedynczego układu (on-chip) "jeszcze później, jeśli w ogóle".

wydanie internetowe www.heise-online.pl