211service.com
Intel zrychlil Silicon Photonics
Dnešní počítačové procesory jsou přísně elektronická zařízení, přenášející data pomocí elektronů procházejících měděnými dráty. Tato technologie je ale relativně pomalá a produkuje teplo. Nyní výzkumníci z Intelu vyvinuli optické zařízení, které by mohlo hrát klíčovou roli při nahrazení elektronů a měděných drátů fotony a paprsky světla. Tým předvedl rekordní křemíkový modulátor, který dokáže kódovat data rychlostí 30 gigabitů za sekundu – téměř tak rychle jako mnoho nekřemíkových modulátorů, které se v současnosti používají v hardwaru s optickými vlákny.
Nejrychlejší křemíkový modulátor na světě, vyvinutý výzkumníky Intelu, dokáže každou sekundu zapsat 30 gigabitů dat do paprsku světla. To je více než 8 000 digitálních fotografií za sekundu.
Křemíkový modulátor, který dokáže pracovat při těchto rychlostech, říká Mario Paniccia, výzkumný pracovník společnosti Intel a ředitel Silicon Photonics Technology Lab, by mohl umožnit navrhovat rychlejší počítače obsahující fotonické čipy. Paniccia navíc říká, že by to mohla být součást celokřemíkového fotonického čipu, který by mohl být použit v sítích z optických vláken. Vzhledem k tomu, že křemíková zařízení lze snadno sériově vyrábět a jsou relativně levná, mohly by čipy nahradit dražší síťový hardware a snížit náklady na šířku pásma.
Historicky byla fotonická zařízení, jako jsou modulátory a lasery, vyrobena z exotických, drahých polovodičů, jako je fosfid india. V roce 2004 však skupina Paniccia ukázala, že s chytrým inženýrstvím mohou křemíkový modulátor provozovat rychlostí jeden gigabit za sekundu. V roce 2005 zvýšili jeho rychlost na 10 gigabitů za sekundu a postavili překvapivě dobrý křemíkový laser (viz Intel’s Breakthrough ). V průběhu roku 2006 výzkumníci upravili svůj původní design, aby byl křemíkový laser efektivnější a snáze se vyrábí (viz Bringing Light to Silicon ).
Skupina Intel v podstatě boří mýtus, že křemík není pro fotoniku dobrý, říká Alan Willner , profesor elektrotechniky na University of Southern California v Los Angeles. A i když je křemíkový laser důležitý, říká, rychlý modulátor je zásadní. Dnešní nejmodernější modulátory pracují rychlostí 40 gigabitů za sekundu, a aby křemík mohl konkurovat jako optický materiál, musí pracovat při srovnatelných rychlostech. Silikonový modulátor Intel s rychlostí 30 gigabitů za sekundu je tedy velký problém, říká.
Srdcem konstrukce křemíkového modulátoru je dioda, podobná těm, které se nacházejí v elektronice. Světlo vstupuje do modulátoru z jednoho konce zařízení a je rozděleno do dvou paprsků. Oba paprsky procházejí křemíkovými diodami. Když se na tyto diody přivede napětí, posunou fázi neboli polohu světelné vlny. Tento fázový posun je to, co kóduje data: v závislosti na fázi světla může představovat a jeden nebo a 0 .
Výzkum zveřejněný tento týden v Optika Express , podrobně popisuje návrh a výrobu jediného křemíkového modulátoru s rychlostí 30 gigabitů za sekundu. Mírnou změnou chemického složení diod Paniccia očekává, že dosáhne stejné rychlosti jako komerčně dostupné nekřemíkové modulátory. Věříme, že tento design bude v budoucnu rozšiřitelný na 40 gigabitů za sekundu, říká.
Paniccia očekává, že do roku 2010 by křemíkové fotonické modulátory nebo lasery mohly být připraveny pro komercializaci v průmyslu vláknové optiky. Ale říká, že cílem jeho týmu je vybudovat integrovaný fotonický čip. Opravdu vzrušující je, že jakmile budete mít tyto stavební bloky, můžete je integrovat dohromady, říká. Když vezmete 25 těchto [křemíkových] laserů a nasměrujete je do pole 25 modulátorů, pak máte terabit informací na kousku křemíku o velikosti mého nehtu.