Инженеры корпорации Intel создали прототип первой в мире гибридной оптической системы передачи данных на основе кремния с пропускной способностью до 50 Гбит в секунду.
Это значительное достижение в области кремниевой фотоники, напрямую связанное с перспективой создания гибридных компьютерных микросхем и целых систем с использованием оптических проводников. Кремниевая фотоника - это соединение оптических технологий с традиционными кремниевыми, широко используемыми для производства разнообразных микросхем. Ключевая особенность такой гибридной технологии заключается в преобразовании электрических сигналов в свет и обратно, то есть превращение электронов в фотоны, и наоборот.
В настоящее время чипы и прочие компоненты вычислительной техники и другой электроники связаны друг с другом посредством металлических дорожек на печатных платах или просто с помощью проводов. При этом любой металл, включая медь, обладает некоторым сопротивлением, в результате чего с увеличением протяжённости проводника уровень сигнала падает. Из-за этих потерь конструкторы вынуждены располагать электронные элементы как можно ближе друг к другу. Кроме того, скорости обмена данными по медным проводам достигли физического предела - чрезвычайно сложно добиться передачи сигнала достаточной силы на сколь-нибудь значительные расстояния на скоростях в 10 Пбит/с и выше.
Созданная в лабораториях Intel экспериментальная оптическая система передачи данных на основе кремниевых лазеров позволит заменить традиционные проводники сверхтонкими и лёгкими оптическими волокнами, способными передавать огромные объёмы информации на большие расстояния без существенных потерь.
Прототип системы Silicon Photonics Link с пропускной способностью 50 Рбит/с включает в себя кремниевый передатчик и приёмник. Передатчик состоит из четырёх гибридных кремниевых лазеров и оптических модуляторов, преобразующих данные в световые лучи, способные транслировать данные на скорости до 12,5 Гбит/с каждый. Эти четыре луча соединяются в один при помощи мультиплексора и передаются по единому оптоволоконному кабелю.
Затем луч света поступает в приёмник, демульти-плексор разделяет его на четыре канала, а фотодетекторы преобразуют световые потоки обратно в электрический сигнал. В процессе тестирования прототип работал в течение 27 часов без перерывов, при этом не было зафиксировано ни единой ошибки, что свидетельствует о чрезвычайной надёжности конструкции.
Скорость в 50 Пбит/с позволяет всего за секунду загрузить, например, полнометражный фильм высокого разрешения или более ста часов музыки. Но инженеры Intel уже работают над повышением пропускной способности системы путём масштабирования скорости работы модуляторов и увеличения числа лазеров, устанавливаемых в микросхеме. В перспективе планируется добиться скорости передачи данных до терабита в секунду - этого достаточно, чтобы, например, за одну секунду передать всё содержимое накопителей современного ноутбука. Загрузка трёхмерных фильмов высокого разрешения, многоканального звука и самых сложных видеоигр будет занимать какие-то мгновения - пользователь сможет получать к ним доступ практически сразу после нажатия кнопки.
В Intel рассчитывают, что новая технология передачи данных на основе кремниевой фотоники будет реализована в коммерческих продуктах - как в компьютерных, так и в мультимедийных развлекательных системах - уже к 2015 году.
