Światło pomoże mikroprocesorom

Naukowcy badają możliwość wykorzystania krzemowej fotoniki, by zlikwidować wąskie gardła transmisji danych wewnątrz układów scalonych. Pierwsze układy scalone już działają w laboratoriach.

Światło pomoże mikroprocesorom

W laboratoriach Intela powstał prototyp krzemowego połączenia optycznego ze zintegrowanymi laserami, mogącego przesyłać dane z szybkością 50 Gb/s.

Czytaj też:

Pięć innowacji technologicznych na stulecie IBM

Z okazji 100. rocznicy powstania IBM, koncern ogłosił piątą edycję listy "Next 5 in 5", czyli pięciu innowacji, które zmienią styl życia i pracy ludzi w ciągu pięciu lat. Lista "Next 5 in 5" stworzona została w oparciu o trendy rynkowe i społeczne oraz technologie tworzone w laboratoriach IBM.

Do tej pory przy rozwoju mikroprocesorów spełnione było prawo Moore'a, gdyż wydajność, a zatem także liczba tranzystorów, mogła rosnąć bardzo szybko. Obecnie jednym z problemów są wąskie gardła komunikacji. W ciągu pięciu lub dziesięciu lat być może osiągniemy ten punkt w rozwoju mikroprocesorów, w którym nie będą mogły dostarczyć lepszej wydajności, niezależnie od tego, jak szybko wykonują obliczenia. Jak dotąd, obszar, w którym połączenia wewnętrzne ograniczają wydajność komputerów, jest daleko, ale zbliża się on razem ze wzrostem mocy obliczeniowej.

Już teraz pełne wykorzystanie wysoko wydajnych serwerów klasy blade wymaga 500 Gb/s pasma w jedną stronę, co odpowiada 100 łączom po 10 Gb/s każde. Jeśli do tego wykorzystuje się sygnalizację różnicową, by uniknąć zakłóceń, dla każdej ścieżki danych niezbędne są dwie linie, z których każda wymaga osobnego pinu w obudowie. Zatem implementacja takiego rozwiązania wymaga 200 pinów wyłącznie na potrzeby magistrali transmisji danych. Kolejnym ograniczeniem jest długość połączeń - przy 40 Gb/s zasięg liczy się w centymetrach.

Stonogi na płytkach drukowanych

Im więcej pasma przesyła się między mikroprocesorem, tym więcej potrzebuje on końcówek, co skutkuje coraz bardziej skomplikowanymi obudowami oraz wymaga budowy wielowarstwowych płytek drukowanych. Dzisiejsze procesory często mają od 1000 do 1200 pinów, niektóre zbliżają się do 2000 wyprowadzeń, co powoduje ograniczenia przy budowie wielowarstwowych płytek drukowanych i wydzielanie dużych ilości ciepła. Z kolei mało prawdopodobne jest podwyższenie przepustowości do100 Gb/s, ponadto nawet taka prędkość nie rozwiąże problemów w przyszłości.

Krzemowa fotonika

Zintegrowanie komponentów optycznych w układach scalonych nazywa się krzemową fotoniką i właśnie ta technologia być może umożliwi przyspieszenie transmisji danych. Informacja będzie przesyłana w wiązce światła laserowego, przy czym wiązki niosące różne dane mogą współdzielić tę samą ścieżkę (zazwyczaj jest nią światłowód), jeśli tylko różnią się długością fali nośnej. Ponadto ścieżka światłowodowa może posłużyć do transmisji danych na odległości liczone w kilometrach. Elementami fotoniki, które mają zastosowanie w budowie takich układów, są: modulatory, detektory i światłowody. Wedle wszelkich przewidywań łącza optyczne pobierają około dwa razy mniej energii od elektronicznych, przy czym będzie możliwa dalsza poprawa w tej dziedzinie.

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200