Cip nanofotonicCercetătorii de la IBM au dezvoltat o tehnologie care integrează comunicaţiile optice şi circuitele electronice clasice pe bază de siliciu, permiţând integrarea de componente optice de interconectare direct cu circuitele electrice din compunerea unui cip pe bază de siliciu.

 

 

 

Pe măsură ce tehnologia de astăzi le permite constructorilor să avanseze în producţia tranzistoarelor nanometrice, apar noi probleme de arhitectură precum interconexiunea din cupru dintre tranzistoare. De fapt, construirea acestor interconexiuni se pare că le dă mai mari bătăi de cap producătorilor decât producţia de tranzistoare nanometrice.

Curând se vor construi circuite de tranzistoare la o distanţă între ele de 22 nm (nanometri). Apar noi provocări ca: rezolvarea întârzierii din circuitul RC (rezistenţă-condensator). Această întârziere sau delay RC strangulează viteza de comunicare dintre tranzistoare (termen cunoscut drept "bottleneck"). De asemenea, materialele folosite la asemenea dimensiuni sunt de neîncredere şi apar întrebări în legătură cu proprietăţile lor.

Rezolvarea problemei cuprului este destul de urgentă, mai ales că discutăm de o industrie cu un buget imens. Acest subiect se va discuta la o adunare de ingineri din industria de producţie a cipurilor, The Internaţional Electron Device Meeting, în San Francisco.

Până acum s-a ajuns la concluzia că va fi nevoie de materiale noi pentru interconexiunile circuitelor sau chiar un înlocuitor al cuprului.

Însă cei de la IBM au venit cu o soluţie, pe numele ei "tehnologie nanofotonică". Viabilitatea acestei tehnologii a fost demonstrată anterior de către cei de la IBM. Probabil v-aţi dat seama după nume că vom avea de-a face cu ceva asemănător tehnologiei de transmitere a datelor prin fibră optică. Aşa şi este!




Prezentare video din 2010 a IBMLabs

 

Practic, se va folosi lumină în loc de semnale electrice.

IBM are de gând să producă microprocesoare cu tehnologie nanofotonică. În arhitectura unui circuit CMOS (metodă de construcţie a circuitelor integrate), de exemplu, va fi introdusă o varietate de componente nanofotonice de siliciu ca modulatoare, fotodetectoare din germaniu sau multiplexoare cu lungimi de undă ultra-compacte (WDM). Un receptor construit pe bază CMOS cu tehnologie nanofotonică va fi capabil să convertească datele dintre componentele electrice şi cele optice cu practic nicio întârziere.

Când interogăm prietenul nostru, Google, acesta face căutări în centre de date foarte mari, răspândite, nu folosind un singur cip. Creşterea numărului de aplicaţii şi senzori conectabili la internet influenţează şi mărimea datelor, dar, în acelaşi timp, transmisia acestora va avea nevoie de viteze mult mai ridicate.

Aceste CMOS-uri nanofotonice vor asigura o creştere semnificativă în fluxul şi viteza de transmitere a datelor. Este o soluţie a problemei mai vechi numite generic "big-data". Pulsurile luminoase pot muta mult mai mulţi biţi de date, ceea ce transmisia prin tehnologia clasică de astăzi nu poate face, limitându-se astfel lungimea de bandă a serverelor. Un singur cip construit pe bază CMOS va transmite 25GB de date pe secundă. Alături de fibra optică, se pot transfera TB (teraocteţi) pe distanţe de kilometri.

Avantajele nu se opresc aici. Tehnologia este relativ ieftină şi nu va afecta metoda de producţie foarte mult, modificările constând în introducerea unor noi module pe aceeaşi linie de producţie, astfel că se vor produce microprocesoare cu noua tehnologie în aceleaşi fabrici. Cei de la IBM nu au spus încă dacă intenţionează să licenţieze tehnologia, dar primele implementări practice ale acesteia ar fi chiar în supercomputerele construite şi deţinute de ei.

 

 

Bibliografie:
Ars Technica
Venturebeat.com: 1, 2.
IBM