Как кремниевые фотоники помогают центрам обработки данных справляться с IoT, большими данными и облачными вычислениями
Использование фотоники в сетях и электронике считается одним из многих возможных решений для удовлетворения растущего спроса на центры обработки данных, где закон Мура быстро устаревает. Вот посмотрите на некоторые из оборудования и проектов фотоники, которые внедряются в отрасли.
Становится все более дорогостоящим управлять центрами обработки данных и идти в ногу с сетевыми требованиями. Широко распространенная функциональность IoT, приложения для машинного обучения и облачные вычисления увеличивают требования к сетям. Из-за этого способность снизить затраты на электроэнергию при одновременном повышении скорости - это именно то, что необходимо для увеличения емкости вычислительного центра и вычислительной способности.
Многие ведущие компьютерные компании изучают возможные решения, при этом кремниевая фотоника становится основным объектом внимания.
Гибридное интегральное решение Rockley Photonics
Недавно компания Rockley Photonics была признана победителем в номинации «Инновационная технология инноваций в области сетевых технологий» в 2017 году «Мороз и Салливан» за интеграционные схемы кремниево-фотоники компании, сочетающие в себе технологию коммутации фотонных пакетов и технологии CMOS.
Эта гибридная интеграция с интеграцией пакетов объединяет функции коммутаторов ASIC для пакетной обработки / буферизации / переключения, оптических приемопередатчиков, чипов обработки цифровых пакетов и фотонного интерфейса в одном устройстве. Микросхемы могут обеспечивать скорость полос 25 Гбит / с и скорость Ethernet 100 Гбит / с.
Изображение предоставлено Rockley Photonics
Rockley Photonics ожидает, что это однокомпонентное решение снизит стоимость модернизации центров обработки данных до взаимодействия на основе фотонов, одновременно уменьшив потребности в мощности центров обработки данных и улучшив пропускную способность сети в мегацентрах данных.
Подход IBM к преодолению проблем
Было много проблем в развитии жизнеспособной кремниевой фотоники, которая сделала переход технологии относительно медленным процессом. Одним из решений, к которым стремится IBM, является использование уже существующих микроэлектронных производственных мощностей и разработка кремниевых фотонных устройств, которые могут быть изготовлены на этих объектах.
В этом отношении сталкиваются две основные проблемы: преодоление режима трансформации между фотонными волноводами и одномодовыми оптическими волокнами (аналогично концепции согласования импеданса) и достижение точности, необходимой для сборки кремниевой фотоники, которая допускает только толерантность 1-2 мкм для одномодовой оптики.
Изображения предоставлены IBM Research
Решение IBM для обеих этих проблем включает использование эволюции адиабатического режима путем распространения света через специализированную однородную среду и разработку компонентов, чтобы они были самовыравнивающимися в процессе сборки.
Решения Silicon Photonics от Intel
Intel может похвастаться тем, что десять лет назад они объявили о первом гибридном кремниевом лазере. В настоящее время они также имеют два кремниевых фотонных оптических трансивера, коммерчески доступных для центров обработки данных, которые начали поставляться в августе 2016 года. Microsoft использует технологию в своих центрах обработки данных Azure с июня 2016 года.
Приемопередатчики, как говорят, изготовлены «точно так же, как CMOS-чипы», что делает производство относительно низкой стоимостью.
100G CWDM4 QSFP28 и 100G PSM4 QSFP28 кремниевые фотонные оптические приемопередатчики. Изображения предоставлены Intel
16-летняя работа Intel по разработке кремниевых фотонных устройств подробно изложена в отчете, опубликованном 451 Research, исследовательской и консультационной группой по информационным технологиям. В отчете группа подчеркивает, что выбор Intel позволяет использовать уже существующие производственные мощности и технологии и адаптировать их к производству оптических трансиверов.
Ознакомьтесь с их прогнозируемой дорожной картой того, как технология будет адаптирована в будущем.
Рекомендуемое изображение предоставлено Intel.