První optické datové propojení za použití integrovaných laserů a technologie Hybrid Silicon Laser

Společnost Intel jako první na světě vytvořila komplexní fotonové propojení za použití integrovaných laserů. To by mohlo znamenat revoluci v designu počítačů, významný nárůst výkonu a ještě vyšší úspory elektrické energie. Světelné paprsky tak mohou v budoucích počítačích nahradit elektronické signály.

Společnost Intel oznámila významný pokrok ve snaze nahradit elektrony při přenosu dat v počítačích. Vyvinula prototyp, jenž představuje první optické datové propojení s integrovanými lasery. Spojení dokáže přenášet data na delší vzdálenosti a mnohem rychleji než stávající měděná technologie, a to až rychlostí 50Gbps. Při takové rychlosti by bylo možné během jediné sekundy přenést celý film v HD kvalitě.

Dnešní počítačové komponenty jsou vzájemně propojeny buď měděnými kabely, nebo stopami na deskách s tištěnými spoji. Vzhledem ke znehodnocování signálu, k němuž dochází při použití kovů, jako je měď, k přenosu dat, mají tyto spoje omezenou maximální délku. Toto omezení se projevuje v designu počítačů, kdy je třeba, aby procesory, paměť a další komponenty byly umístěny co nejtěsněji vedle sebe. Dnes zveřejněná novinka je dalším krokem k tomu, aby tato spojení byla nahrazena velice tenkými a lehkými optickými vlákny, která zvládnou přenos dat na podstatně delší vzdálenost. Tím se zásadně změní způsob, jímž budou navrhovány počítače budoucnosti, a rovněž to bude mít dopad na architekturu budoucích datových středisek.

Technologie Silicon Photonics najde uplatnění napříč počítačovým odvětvím. Například s takto vysokou přenosovou rychlostí si lze představit 3D domácí obrazovku o velikosti celé zdi pro domácí zábavu nebo videokonferenci, kde bude rozlišení tak veliké, že budete mít pocit, jako kdyby byli herci nebo členové rodiny v pokoji s vámi. V budoucích datových střediscích nebo superpočítačích se možná dočkáme toho, že komponenty budou rozloženy po celé budově nebo možná celém kampusu, budou mezi sebou vysokou rychlostí komunikovat a nebudou již omezeny těžkými měděnými kabely omezené kapacity a dosahu. Uživatelé datových středisek, například firmy provozující vyhledávače, poskytující služby cloud computing nebo finanční datová střediska, budou s to zvýšit výkon, schopnosti a uspořit významné náklady na prostor a energie. Z novinky budou profitovat i vědci, kteří mohou stavět výkonnější superpočítače, jež jim umožní řešit největší problémy světa.

Justin Rattner, technický ředitel společnosti a ředitel divize Intel Labs, představil novou technologii na konferenci Integrated Photonics Research, která se konala v kalifornském Monterey. Představený 50Gbps link je něco na způsob automobilového konceptu, který výzkumným pracovníkům společnosti Intel umožní testování nových nápadů a pokračování ve snahách společnosti vyvinout technologie, které budou skrze optické kabely přenášet data levně a snadno za pomoci světelných paprsků, na rozdíl od drahých a těžce dostupných vzácných materiálů, jako je galliumarsenid. V telekomunikacích a dalších odvětvích jsou lasery používány k přenosu informací již dnes, nicméně stávající technologie jsou příliš nákladné a objemné na to, aby bylo možné je použít v osobních počítačích.

"Tento úspěch, kdy se vůbec poprvé podařilo vybudovat vysokokapacitní propojení na bázi technologie Silicon Photonics za pomoci hybridních silikonových laserů, představuje významný krok na cestě k realizaci naší dlouhodobé vize. Společnost Intel věří v silikonizaci fotoniky a zpřístupnění vysokokapacitní a levné komunikace formou optických vláken pro osobní počítače, servery a uživatelská zařízení budoucnosti," konstatoval Justin Rattner.

Prototyp 50Gps Silicon Photonics Link je výsledkem několikaletého výzkumu, během něhož bylo dosaženo hned několika světových prvenství. Prototyp sestává z křemíkového vysílače a přijímacího čipu, přičemž obě tyto jednotky obsahují všechny nezbytné stavební prvky vyvinuté v rámci výzkumu společnosti Intel: nechybí zde například hybridní křemíkový laser (Hybrid Silicon Laser) vyvinutý ve spolupráci s Kalifornskou univerzitou v Santa Barbaře v roce 2006, ani vysokorychlostní optické modulátory a fotodetektory, které byly představeny v roce 2007.

Vysílací čip obsahuje čtyři takové lasery a jejich světelné paprsky směřují do optického modulátoru, který na ně kóduje data rychlostí 12,5 Gbps. Tyto čtyři paprsky se následně sloučí, a výstup na jedno jediné optické vlákno tedy činí 50 Gbps. Na druhém konci spojení přijímač čtyři optické paprsky rozdělí a přesměruje na fotodetektory, které zajistí zpětnou konverzi dat do elektrických signálů. Oba čipy jsou vyráběny za pomoci nízkonákladových výrobních postupů běžně používaných v počítačovém odvětví. Výzkumní pracovníci společnosti Intel již teď pracují na zvýšení počtu laserů na jeden čip, což by umožnilo v budoucnu vytvořit propojení s terabitovou kapacitou - při takovém propojení by bylo možné celý obsah běžného notebooku překopírovat během jediné sekundy.

Tento výzkum probíhá nezávisle na výzkumu technologie Light Peak, ačkoliv jsou oba součástí I/O strategie společnosti Intel. Light Peak je snaha společnosti Intel v blízké budoucnosti použít optické spojení o rychlosti 10 Gbps v běžných počítačích. Výzkum Silicon Photonics je zaměřen na využití integrace křemíku za účelem snižování ceny, zajištění co největších datových přenosů a jeho širokého využití. Dnešní úspěch posouvá Intel opět o něco blíž k tomuto cíli.

Článek Intel Czech Tradings, Inc., organizační složka ze dne čtvrtek 29. července 2010

Další články od Intel Czech Tradings, Inc., organizační složka