211service.com
Intel przyspiesza krzemową fotonikę
Dzisiejsze procesory komputerowe to urządzenia stricte elektroniczne, przesyłające dane za pomocą elektronów poruszających się po miedzianych przewodach. Ale ta technologia jest stosunkowo powolna i wytwarza ciepło. Teraz naukowcy z Intela opracowali urządzenie optyczne, które może odegrać kluczową rolę w zastępowaniu elektronów i przewodów miedzianych fotonami i wiązkami światła. Zespół zademonstrował rekordowy modulator krzemowy, który może kodować dane z szybkością 30 gigabitów na sekundę – prawie tak szybko, jak wiele niekrzemowych modulatorów używanych obecnie w sprzęcie światłowodowym.
Najszybszy na świecie modulator krzemowy, opracowany przez naukowców Intela, może co sekundę zapisywać 30 gigabitów danych na wiązce światła. To ponad 8000 zdjęć cyfrowych na sekundę.
Modulator krzemowy, który może działać z tymi prędkościami, mówi Mario Paniccia, pracownik naukowy Intela i dyrektor Silicon Photonics Technology Lab, może umożliwić zaprojektowanie szybszych komputerów zawierających układy fotoniczne. Ponadto, mówi Paniccia, może to być część całkowicie krzemowego układu fotonicznego, który mógłby być używany w sieciach światłowodowych. Ponieważ urządzenia krzemowe są łatwe do masowej produkcji i stosunkowo niedrogie, chipy mogą zastąpić droższy sprzęt sieciowy, zmniejszając koszt przepustowości.
Historycznie rzecz biorąc, urządzenia fotoniczne, takie jak modulatory i lasery, były wytwarzane z egzotycznych, kosztownych półprzewodników, takich jak fosforek indu. Jednak w 2004 roku grupa Paniccia pokazała, że dzięki sprytnej inżynierii mogą sprawić, by modulator krzemowy działał z prędkością jednego gigabita na sekundę. W 2005 r. zwiększyli jego prędkość do 10 gigabitów na sekundę i zbudowali zaskakująco dobry laser krzemowy (patrz Przełom Intela). W 2006 roku naukowcy udoskonalali swój oryginalny projekt, aby laser krzemowy był wydajniejszy i łatwiejszy w produkcji (patrz Bringing Light to Silicon).
Grupa Intel zasadniczo obala mit, że krzem nie jest dobry dla fotoniki, mówi Alan Willner , profesor elektrotechniki na Uniwersytecie Południowej Kalifornii w Los Angeles. I choć laser krzemowy jest ważny, mówi, szybki modulator jest kluczowy. Dzisiejsze najnowocześniejsze modulatory pracują z prędkością 40 gigabitów na sekundę, a aby krzem mógł konkurować jako materiał optyczny, musi działać z porównywalnymi prędkościami. Mówi, że modulator krzemowy Intela o szybkości 30 gigabitów na sekundę to wielka sprawa.
Sercem krzemowego modulatora jest dioda podobna do tych, które można znaleźć w elektronice. Światło wpada do modulatora z jednego końca urządzenia i jest dzielone na dwie wiązki. Obie wiązki przechodzą przez diody krzemowe. Po przyłożeniu napięcia do tych diod, zmieniają one fazę lub położenie fali świetlnej. To przesunięcie fazowe jest tym, co koduje dane: w zależności od fazy światła może reprezentować a jeden lub 0 .
Badania opublikowane w tym tygodniu w Ekspresowa optyka , szczegółowo opisuje projekt i produkcję pojedynczego krzemowego modulatora o szybkości 30 gigabitów na sekundę. Poprzez nieznaczną zmianę składu chemicznego diod, Paniccia spodziewa się osiągnąć takie same wskaźniki, jak dostępne na rynku modulatory niesilikonowe. Wierzymy, że w przyszłości ten projekt będzie można rozszerzyć do 40 gigabitów na sekundę, mówi.
Paniccia spodziewa się, że do 2010 r. krzemowe modulatory fotoniczne lub lasery mogą być gotowe do komercjalizacji w przemyśle światłowodowym. Ale, jak mówi, celem jego zespołu jest zbudowanie zintegrowanego chipa fotonicznego. Naprawdę ekscytujące jest to, że kiedy już masz te klocki, możesz je ze sobą zintegrować, mówi. Jeśli weźmiesz 25 z tych [krzemowych] laserów i skierujesz je na układ 25 modulatorów, to będziesz miał terabitę informacji na temat kawałka krzemu wielkości mojego paznokcia.