Laser na zewnątrz

Są już firmy, które mają odpowiednią technologię, umożliwiającą integrację krzemowej fotoniki z tranzystorami w układach CMOS. Amerykańska firma Luxtera opracowała pełnodupleksowy transceiver o fali 140 nm, pracujący z pasmem 40 Gbps. Przy tej długości fali rozmiary podzespołów optycznych muszą być porównywalne z jej długością (obecne tranzystory są około 10 razy mniejsze). Luxtera nie wbudowuje źródeł światła w strukturę mikroprocesorów, dzięki czemu można użyć tanich laserów, które są masowo wykorzystywane w łączach światłowodowych, a krótkie łącze umożliwia przyspieszenie transmisji danych do 25 Gbps per link. Niebawem firma ta zamierza wdrożyć przesyłanie danych przy wykorzystaniu laserów o różnej długości fali, podobnie jak w rozwiązaniach WDM stosowanych powszechnie w telekomunikacji.

Długofalowym celem jest opracowanie łącza wykorzystującego dwie ścieżki optyczne, o przepustowości 500 Gbit/s każda. Plany na najbliższe dwa lata zakładają osiągnięcie przepustowości 500 Gb/s w 40 łączach optycznych. Aby rozwiązać ten problem, należy opracować całą rodzinę urządzeń, które wytworzą, odbiorą, przekierują, podzielą i złączą strumienie światła. Prace te są już zaawansowane, ale do masowej produkcji, która poskutkuje zmniejszeniem kosztów, droga jest nadal daleka. Luxtera obchodzi problem kosztów, wynosząc źródło światła poza mikroprocesor, by użyć tanich laserów produkowanych masowo.

W laboratorium to już działa

W laboratoriach Intela opracowano układ, który transmituje światłowodem sygnał o paśmie 50 Gb/s. Emiterem wiązki jest laser z fosforku indu, połączony z modulatorem krzemowym o wysokiej prędkości oraz pasywnym optycznym multiplekserem - wszystko to zostało wykonane na monolitycznym, wielowarstwowym płatku krzemu. Drugi układ scalony zawiera demultiplekser, detektor oraz wzmacniacz. Podobnie jak w przypadku Luxtery, w rozwiązaniu Intela największa jest część optyczna.

Obecne osiągnięcie Intela to pasmo 50 Gb/s z jednego mikroprocesora w pojedynczym światłowodzie za pomocą czterech długości fali (każda z nich niesie sygnał o pasmie 12,5 Gb/s). Prędkość ta wynika z ograniczeń konstrukcyjnych elektroniki na płatku krzemu - lasery mogłyby transmitować informację z prędkością 40 Gb/s, dając ogólną przepustowość rzędu 160 Gb/s. Przy wystarczającej przepustowości elektroniki zestawienie 25 laserów mogłoby dostarczyć pasma rzędu terabita na sekundę.

Zadaniem na najbliższe lata będzie wdrożenie masowej produkcji. Rozwiązanie to raczej nie zastąpi elektroniki, ale bardzo dobrze sprawdzi się w rozwiązaniach wejścia/wyjścia, gdyż transmisja będzie mogła odbywać się z dużo większą prędkością na dłuższe dystanse.