Со скоростью света

Созданная в лабораториях Intel микросхема способна управлять пучками света подобно тому, как обычный микрочип управляет электрическими импульсами.

Созданная в лабораториях Intel микросхема способна управлять пучками света подобно тому, как обычный микрочип управляет электрическими импульсами.

Корпорация Intel на прошлой неделе объявила о разработке революционной технологии, которая должна в корне изменить представления о компьютерах и телекоммуникационных сетях. Специалисты Intel создали новое устройство транзисторного типа, которое аналогично классическим микрочипам и выполнено на базе кремниевых технологий, но предназначено для передачи информации с помощью светового луча, а не традиционных металлических проводников.

Быстрые фотоэлектронные (на базе волоконной оптики) модуляторы на основе кремния позволяют создавать очень дешевые широкополосные соединения не только между чипами внутри персональных компьютеров и серверов, но и между различными ПК, серверами и другими электронными устройствами.

Суть новации заключается в том, что исследователям из Intel удалось разделить пучок света на два луча, а затем модулировать один из них, воздействуя на него электрическим зарядом. При соединении обоих лучей вновь образуется последовательность световых "импульсов-вспышек" с частотой 1 ГГц, что в 50 раз быстрее частоты, которой до сих пор удавалось достичь в подобных системах. Интерпретируя наличие света как "единицу", а его отсутствие как "ноль", можно передавать и получать информацию.

В настоящее время в коммерческих оптических устройствах используются дорогие и сложные в производстве материалы, что ограничивает распространение оптических технологий передачи данных. Оптические модуляторы на базе кремния с частотой свыше 1 ГГц, которые удалось создать в Intel, демонстрируют перспективность использования кремния для внедрения широкополосной оптики в самых различных вычислительных и коммуникационных системах.

Корпорация Intel начала проводить исследования в области кремниевой фотоники в середине 90-ых годов XX века с попыток проверки транзисторов, содержащихся в микропроцессоре, при помощи электромагнитных волн. Как известно, кремний непроницаем для волн видимой части спектра, но прозрачен для инфракрасного излучения.

"Примерно так, как Супермен мог видеть сквозь стены, имея инфракрасное зрение, мы могли видеть сквозь кремний, - рассказывает Марио Паниччиа, руководитель работ по исследованиям полупроводниковых фотоэлектронных устройств корпорации Intel. - Изменение путей движения электрических зарядов в транзисторах при наложении внешнего поля может использоваться для управления поведением света. Это навело нас на мысль о возможности манипулирования такими свойствами света, как его фаза и амплитуда, при помощи оптических устройств на основе кремния".

Возникает естественный вопрос: а зачем вообще потребовалось использовать свет и волоконную оптику в процессорах? Причина этого заключается в неуклонно растущих требованиях к полосе пропускания. По прогнозам Intel, потребители перейдут от скачивания музыки и фотографий к загрузке целых фильмов; микропроцессоры будут работать на частотах в 25-30 ГГц, что потребует передачи колоссальных объемов данных. Фотоника - одно из наиболее перспективных решений этой проблемы.

1 ГГц, который достигается уже сегодня на экспериментальных устройствах кремниевой фотоники, равен миллиарду бит информации, которая передается по одному-единственному волокну. По мнению экспертов Intel, эта величина может быть увеличена в десять и более раз. Кроме того, по одному стеклянному волокну одновременно могут передаваться сразу несколько потоков данных при помощи использования разных длин волн света.

Развитие оптических технологий и улучшение параметров элементов оптических систем позволяет, в перспективе, достичь скорости передачи данных по одному оптоволокну до триллиона бит в секунду, что превышает весь существующий в настоящее время трафик интернета. Дополнительные преимущества передачи информации по волоконно-оптическим кабелям заключаются в том, что на них не влияет внешнее электромагнитное излучение, и они не оказывают воздействия друг на друга.

В Intel убеждены в том, что сначала оптические коммутаторы заменят электронное оборудование в опорных каналах связи, а потом, возможно, и вся инфраструктура интернета и аппаратура конечных пользователей будет функционировать исключительно на оптических принципах. Затем световые кабели свяжут компоненты компьютеров, и наконец, фотонные чипы займут место кремниевых.