В IBM разрабатывают нанофотонный коммутатор
Ученые корпорации IBM достигли очередного результата в решении проблемы передачи данных внутри компьютерного чипа с помощью световых импульсов вместо электронов, создав самый миниатюрный в мире нанофотонный коммутатор, площадь которого на поверхности кристалла почти в сто раз меньше площади поперечного сечения человеческого волоса.
Этот коммутационный элемент, который является важным компонентом управления потоками данных внутри микросхем следующего поколения, может значительно повысить производительность чипа при гораздо меньшем потреблении электроэнергии.
Сегодняшняя новость является продолжением серии открытий и разработок IBM в области внутренней оптической информационной шины компьютерного чипа.
В ноябре 2005 г. ученые IBM продемонстрировали кремниевое нанофотонное устройство, которое способно значительно замедлять и активно контролировать скорость светового потока.
В декабре 2006 г. аналогичное миниатюрное кремниевое устройство было использовано для демонстрации буферизации более 1 байта данных, закодированных посредством оптических импульсов. Это устройство требуется для создания оптических буферов внутренних оптических шин обмена данными в микросхеме.
В декабре 2007 г. ученые IBM сообщили о разработке сверхкомпактного кремниевого волоконно-оптического модулятора, который преобразует электрические сигналы в световые импульсы, что также является необходимым условием реализации оптических информационных каналов в микросхеме.
Команда исследователей IBM продемонстрировала, что их нанофотонный коммутатор обладает рядом ценных характеристик, что делает его идеальным элементом для применения на «микросхемном» уровне. Во-первых, коммутатор чрезвычайно миниатюрен. На одном квадратном миллиметре можно разместить – рядом друг с другом – до 2000 таких микроустройств, что позволяет с легкостью удовлетворить требования по плотности упаковки элементов будущих многоядерных процессоров.
Во-вторых, устройство способно маршрутизировать большие объемы данных, поскольку одновременно могут коммутироваться световые потоки различной длины волны (или цветового спектра). Каждый световой сигнал определенной длины волны может «переносить» данные со скоростью вплоть до 40 Гбит/с; таким образом, оптический коммутатор может обеспечивать суммарную пропускную способность, превышающую 1 Тбит/с, что согласуется с требованиями по быстродействию обмена данными между «удаленными» процессорными ядрами компьютерного чипа. И, наконец, последнее, но не менее важное обстоятельство: исследователи IBM впервые продемонстрировали, что их оптический коммутатор способен работать в реальной среде «микропроцессора на кристалле» ("on-chip") — иными словами, в условиях, когда собственная температура чипа может меняться в широких пределах вблизи «активных точек» ("hot-spots" – ячеек памяти, к которым происходит одновременное обращение нескольких процессорных ядер); при этом активные точки «перемещаются» в зависимости от режима работы процессора в данный момент времени. По мнению ученых IBM, способность устойчиво функционировать в условиях больших температурных колебаний является одним важнейших требований, предъявляемых к внутренним оптическим сетям процессорного чипа.
© CNews
