8, декабрь 2020  —  Вчера, в рамках Intel Labs Day, компания представила новые технологии, отражающие значительный прогресс в разработке оптических соединений. Они могут решить проблему увеличения производительности электрической подсистемы ввода/вывода. Представленные решения отражают серьезный прогресс в рамках реализации долгосрочной стратегии по интеграции фотоники с кремниевыми чипами, недорогими в массовом производстве. Задачи по передаче данных становятся все более требовательными к вычислительным ресурсам и все чаще перегружают сети в ЦОДах. В рамках Intel Labs Day компания также показала новые разработки в области миниатюризации (miniaturization), которая обеспечивает более тесную интеграцию оптических и кремниевых технологий.

Новые технологические компоненты. Intel представила ряд новых компонентов в области интегрированной фотоники. Среди них — генерация света (light generation), усиление (amplification), детектирование (detectio), модуляция (modulation), интерфейсы КМОП-структур (1) (CMOS interface circuits), а также корпусирование (package integration). Показанный в рамках конференции Intel Labs Day п рототип продемонстрировал тесную связь фотоники и КМОП-технологий. Это служит концептуальным доказательством того, что полная интеграция оптической фотоники с кремниевым вычислительным ядром возможна.

Intel продемонстрировала также микрокольцевые модуляторы (micro-ring modulators), которые в 1000 раз меньше традиционных. Ключевым препятствием для внедрения оптических технологий в серверные модули являются большие размеры и высокая стоимость обычных кремниевых модуляторов. В совокупности все эти достижения открывают путь для широкого использования кремниевой фотоники внутри серверов и будущих серверных модулях — далеко за пределами верхних уровней сетевой архитектуры.

Основные технологические достижения, представленные в рамках Intel Labs Day:

•  Микрокольцевые модуляторы : Обычные кремниевые модуляторы занимают слишком много места в корпусах интегральных схем и при этом дорого стоят. Intel разработала микрокольцевые модуляторы, которые более чем в 1000 раз меньше традиционных – устранив тем самым ключевой барьер на пути интеграции кремниевой фотоники в корпус вычислительных чипов.

•  Цельнокремниевый фотодетектор (All-silicon photodetector): Десятилетиями считалось, что кремний практически не обладает способностью к улавливанию света. Intel продемонстрировала результаты своих исследований, которые доказывают обратное. Одно из главных преимуществ — его низкая стоимость.

•  Интегрированные полупроводниковый оптический усилитель (Integrated semiconductor optical amplifier): Компания Intel уделяет особое внимание снижению энергопотребления. На пути к этой цели интегрированные полупроводниковые усилители становятся незаменимой технологией. Их создание стало возможно благодаря использованию того же самого материала, что и при изготовлении интегрированного лазера.

•  Интегрированные многоволновые лазеры (Integrated multi-wavelength lasers): Применяя метод мультиплексирования с разделением по длине волны (Wavelength Division Multiplexing, WDM), можно использовать отдельные длины волн одного и того же лазера для передачи информации. В итоге это позволяет передавать гораздо больший объем данных в одном пучке света, передавая дополнительные данные по одному оптоволокну и увеличивая тем самым пропускную способность.

•  Интеграция: Тесная интеграция кремниевой фотоники и КМОП-схем с помощью передовых методов корпусирования дает три преимущества:

•  снижение энергопотребления

•  увеличение пропускной способности

•  уменьшение количества выводов.

Intel — единственная компания, которая показала интегрированные многоволновые лазеры и полупроводниковые оптические усилители, цельнокремниевые фотодетекторы и микрокольцевые модуляторы в рамках единой технологической платформы, тесно интегрированной с кремниевыми КМОП-схемами. Этот прорыв в исследованиях открывает путь к дальнейшему масштабированию интегрированной фотоники.

Почему это важно: Число новых задач, связанных с обработкой данных, увеличивается в ЦОДах каждый день. При этом также растет объем данных, перемещающихся от сервера к серверу ежедневно. Все это — серьезное испытание для современной сетевой инфраструктуры. ИТ-отрасль очень быстро приближается к фактическим пределам производительности электрической подсистемы ввода/вывода. Поскольку спрос на полосу пропускания для вычислений постоянно растет, а электрический ввод/вывод не может быть масштабирован для поддержки заданного темпа, образуется так называемый « барьер производительности ввода/вывода » (I/O Power Wall), ограничивая доступную вычислительным операциям мощность. Внедрив оптический ввод/вывод непосредственно внутрь серверов и в корпуса, станет возможным разрушить этот барьер, обеспечив передачу данных с гораздо большей скоростью.

Что дальше: Исследования в области интегрированной фотоники, представленные на Intel Labs Day, продемонстрировали значительный прогресс в достижении цели – использовании света как основы технологии межсоединений (connectivity technology). Новые исследования открывают множество возможностей, в том числе создание дезагрегированных архитектур будущего с множеством функциональных блоков, таких как вычислительные устройства, память, ускорители и периферийные устройства, распределенных по всей сети и взаимосвязанных с помощью ПО и оптики через высокоскоростные линии связи с низким уровнем задержек

Больше информации:

•  Intel Labs Day 2020 ( Пресс-кит);

•  Intel Labs ( Пресс-кит).

Подробнее об Intel

Intel (Nasdaq: INTC) - лидер отрасли, создающий технологии, меняющие мир, которые способствуют глобальному прогрессу и изменению жизни к лучшему. Вдохновленные законом Мура, мы постоянно работаем над усовершенствованием дизайна и производства полупроводников, чтобы помочь решить самые серьезные проблемы наших клиентов. Встраивая интеллектуальные возможности в облачные решения, сеть, периферию и все типы вычислительных устройств, мы раскрываем потенциал данных для преобразования бизнеса и общества к лучшему. Чтобы узнать больше об инновациях Intel, посетите сайты newsroom.intel.com и intel.com.

© Intel. Intel, логотип Intel и другие знаки Intel являются товарными знаками корпорации Intel или ее дочерних компаний. Другие названия и бренды могут являться собственностью других лиц.

(1) КМОП (комплементарная структура металл-оксид-полупроводник) — набор полупроводниковых технологий построения интегральных микросхем и соответствующая ей схемотехника микросхем.