Новая технология передачи данных от Intel


Исследователи из корпорации Intel заявили о значительном прорыве в области кремниевой фотоники – технологии, позволяющей передавать данные внутри полупроводниковых чипов при помощи импульсов света. В современных микросхемах передача информации осуществляется по соединениям, предлагающим существенно более низкую скорость.

 В статье, опубликованной в журнале Nature Photonics (7 December 2008)*, описывается новый потоковый фотодетектор (APD – Avalanche Photodetector), предназначенный для улавливания потока световых импульсов и последующего усиления сигнала в микроэлектронных устройствах.

Детектор создан на базе кремниевых компонентов, и это является его главным преимуществом. Другие аналогичные разработки подразумевают использование иных конструктивных материалов, например, соединения индия и фосфора. Такие соединения существенно дороже, что представляет собой барьер на пути запуска технологии в массовое производство. Новый фотодетектор, созданный из кремниевых компонентов, дешевле в изготовлении и, более того, имеет в несколько раз более высокую производительность.

Датчик представляет миниатюрное устройство, способное улавливать пульсации света, преобразовывая их в электрические сигналы. В отличие от других сенсоров, получающих один фотон и конвертирующих его в один электрон, APD может усиливать полученный сигнал многократно. Так, ключевая характеристика сенсора APD – усиленная полоса пропускания (gain bandwidth, произведение коэффициента усиления детектора на величину его полосы пропускания) – равна 340 ГГц, что примерно в три раза больше в сравнении с другими детекторами. Современные детекторы света имеют gain bandwidth равную 120 ГГц.

По словам главного технического директора Intel Джастина Раттнера (Justin Rattner), кремниевая фотоника может появиться на массовом рынке в 2010 г.

Особенностью APD является то, что его коэффициент усиления и ширина полосы могут пропорционально варьироваться, что открывает некоторые интересные возможности. Например, датчик можно настроить либо на экономную работу, либо на передачу битов на максимально длинную дистанцию. В Intel продемонстрировали возможность создания оптических связей со скоростью передачи 40 Гбит/с и еще выше.

Основная цель, которую преследует фотоника, – замена традиционных металлических соединений в чипах на световые волноводы для того, чтобы передавать информацию в десятки раз быстрее. При сохранении тенденции увеличения числа ядер в процессорах, технология передачи информации с помощью света является критически важной, решающей проблему «узкого горлышка», когда производительность ядер превышает производительность каналов передачи данных.

В течение нескольких последних лет возможные пути коммерциализации фототехнологии исследовала не только Intel, но и IBM. Выступая на конференции Intel Developer Forum в августе, главный технический директора Intel Джастин Раттнер (Justin Rattner) заявил, что кремниевая фотоника может появиться в массовых продуктах уже в 2010 г. Он добавил, что согласно его видению технология должна появиться сначала в процессорах для настольных ПК, а уже затем – для серверов. Это бы указало на то, что фотоника готова к использованию на массовом рынке, в потребительских товарах.

В разработке нового фотодетектора принимали участие: Агентство передовых оборонных исследовательских проектов США (DARPA), ученые из нескольких американских университетов, а также компания Numonyx, созданная Intel и STMicroelectronics в 2008 г.

Intel ведет разработку и еще одной интересной технологии под названием WISP, которая позволит создавать полностью автономные чипы, не подключаемые к каким-либо источникам электрической энергии, в которых отсутствуют аккумуляторные батареи. Микрочипы смогут заряжать себя сами, черпая энергию из окружающей среды – извлекая ее из перепадов температур, трения, радиоволн и так далее. Об этом на прошедшей в выходные пресс-конференции в Сан-Франциско рассказал Джастин Раттнер. По его словам, после установки таких систем можно будет забыть об их обслуживании.

Это могут быть датчики пожара, движения, термометры, измерители кровеносного давления в теле пациента, передающие информацию по беспроводной связи, – вариантов применения бесчисленное множество. В теории возможно масштабирование автономного датчика до молекулярного уровня. Такие микросистемы смогут, например, обнаруживать проникновение вируса в воздух или другую среду.

* Monolithic germanium/silicon avalanche photodiodes with 340 GHz gain–bandwidth product
Yimin Kang, Han-Din Liu, Mike Morse, Mario J. Paniccia, Moshe Zadka, Stas Litski, Gadi Sarid, Alexandre Pauchard, Ying-Hao Kuo, Hui-Wen Chen, Wissem Sfar Zaoui, John E. Bowers, Andreas Beling, Dion C. McIntosh, Xiaoguang Zheng & Joe C. Campbell,
Nature Photonics (7 December 2008 doi:10.1038/nphoton.2008.247). Abstract.

Оставьте отзыв

Ваш емейл адрес не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *