Intel занялась кремниевой фотоникой

В ближайшие 2-3 года Intel намерена вплотную заняться такой перспективной
сферой исследований и разработок, как кремниевая фотоника, которая позволит
отказаться от медных соединений в электронной технике, заменив их более
скоростными оптическими. Потребность в скорости обмена данными между памятью
и процессором скоро превысит физические ограничения, накладываемые медными
проводниками, а скорость передачи электрических сигналов станет меньше,
чем быстродействие процессора. Уже сейчас производительность мощных вычислительных
систем, зачастую, ограничивается скоростью обмена данными между процессором
и памятью. Сегодняшние технологии передачи данных рассчитаны на гораздо
меньшую пропускную способность по сравнению с фотоникой, а с увеличением
расстояния, на которое передаются данные, скорость передачи становится еще
меньше. «Необходимо привести скорость передачи данных между компонентами
вычислительной платформы в соответствие с быстродействием процессоров. Это
действительно очень важная задача. Мы видим кремниевую фотонику в качестве
решения этой проблемы, и потому проводим в жизнь исследовательскую программу,
которая позволяет нам занимать передовые позиции в этой области», — заявил
заслуженный инженер-исследователь корпорации Intel Кевин Кан (Kevin Kahn).
Испытания опытного образца оптического модуля памяти показали, что для доступа
к памяти сервера может использоваться не электричество, а свет. Создание
коммерческой версии подобного решения несет огромные преимущества для пользователей.
Оптические системы связи позволят устранить узкое место, связанное с разницей
в пропускной способности памяти и скоростью процессора, и повысить общую
производительность вычислительной платформы. В лаборатории Photonics Technology
Lab, которой руководит заслуженный инженер-исследователь корпорации Intel
Марио Паниччиа (Mario Paniccia), было доказано, что все компоненты для оптических
коммуникаций – лазер, модулятор и демодулятор – можно изготовлять из полупроводников
на базе имеющихся производственных технологий. В PTL уже были продемонстрированы
важнейшие компоненты кремниевой фотоники, работающие с рекордной производительностью,
включая модуляторы и демодуляторы, обеспечивающие скорость передачи данных
до 40 Гбит/с. Для реализации технологии полупроводниковой фотоники необходимы
шесть основных компонентов: -- лазер, испускающий фотоны; -- модулятор для
преобразования потока фотонов в поток информации для передачи между элементами
вычислительной платформы; -- волноводы, играющие роль «линий передачи» для
доставки фотонов к местам назначения, и мультиплексоры для объединения или
разделения световых сигналов; -- корпус, особенно необходимый для создания
сборочных технологий и недорогих решений, которые можно будет использовать
при массовом производстве ПК; -- демодулятор для приема потоков фотонов,
несущих информацию, и их обратного преобразования в поток электронов, доступный
для обработки компьютером; -- электронные схемы для управления этими компонентами.
Вопрос реализации всех этих компонентов оптической связи на базе полупроводниковых
технологий повсеместно признан важнейшей исследовательской проблемой, решение
которой приведет к огромному техническому прорыву. Ведущий исследователь
Intel в области оптики Ричард Джонс (Richard Jones) считает: «На текущую
перспективу перед нами стоят две важнейшие задачи по реализации проекта
гибридного полупроводникового лазера. Во-первых, мы должны перенести опытное
производство гибридных лазеров из Калифорнийского университета на завод
Intel. Во-вторых, нам предстоит объединить гибридный лазер, высокоскоростной
полупроводниковый модулятор и мультиплексор, чтобы доказать, что мы можем
создать единый оптический передатчик на базе производственной технологии,
совместимой с CMOS». #NEXT# Внедрение технологий кремниевой фотоники будет
включать разработку новых производственных процессов для изготовления лазеров
в крупносерийных масштабах. В отличие от имеющихся прочно устоявшихся и
отработанных десятилетиями процессов производства транзисторов, технология
создания элементов для полупроводниковой фотоники является полностью новой.
На пути ее внедрения стоят определенные проблемы: оптимизация устройств,
повышение надежности конструкции, отработка методологии испытаний, обеспечение
энергоэффективности, разработка сверхминиатюрных устройств. Одной из важнейших
проблем является оптимизация, ведь лаборатория PTL разрабатывает оптические
устройства для массовой вычислительной техники. Пока нет другой подобной
продукции, стандартов и других точек отсчета, инженеры, разрабатывающие
новый технологический процесс, сами ищут решения, наилучшим образом удовлетворяющие
потребности компьютерных применений. В настоящее время группа исследователей
лаборатории PTL, относительно небольшая по меркам фотоэлектроники, постепенно
переключается на коммерциализацию решений полупроводниковой фотоники и рассчитывает,
что массовое внедрение этой невероятной технологии может начаться уже в
2010 году. Группа специалистов по оптике из подразделения Digital Enterprise
Group (DEG) под руководством Виктора Крутала (Victor Krutul) занимается
разработкой приложений, которые обеспечат базу для становления новой технологии.
«Мы верим, что благодаря освоению оптических коммуникаций продукция Intel
и дальше будет соответствовать закону Мура», — говорит Крутал. Когда для
переноса информации между компонентами одной вычислительной платформы и
между разными системами будут использоваться не электроны, а фотоны, свершится
очередная компьютерная революция. Ведущие производители электронной техники
во всем мире уже подключились к этой гонке, стремясь получить конкурентные
преимущества. Значимость новой технологии можно сравнить с изобретением
интегральных схем.