ОПТИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ между компонентами компьютера позволят передавать данные быстрее, чем современные электронные, и на большие расстояния. Речь уже идет о передаче данных в электронных соединениях с терабитовой скоростью.

Компания Intel сообщила об очередном достижении на пути от традиционных электронных цепей к ОПТИЧЕСКИМ КАНАЛАМ передачи информации внутри компьютеров.

Разработчиками был представлен прототип первого в мире оптического канала передачи данных с интегрированными лазерами. Стоит отметить, что такое соединение работает не только с большей скоростью, чем ныне используемые электронные способы, но и на гораздо большие расстояния. Пропускная способность оптических каналов достигает 50 Гб/с, для наглядности это можно сравнить с передачей каждую секунду фильма в HD-качестве.

Применяемые в современных компьютерах для соединения компонентов медные проводники ограничивают максимальное расстояние из-за возникающих помех и передача данных на скорости более 10 Гб/с уже вызывает сложности. Это, в свою очередь, накладывает ограничения на конструкцию ПК - здесь все должно быть размещено очень компактно. По заявлению инженеров Intel, поставленный ими эксперимент показывает, что медные соединения вполне реально заменить тонкими и легкими оптическими волокнами. Таким образом, в будущем может быть радикально изменен подход к проектированию компьютеров и центров обработки данных.

Специалисты Intel уверены, что кремниевая фотоника получит распространение во всей компьютерной индустрии. Например, можно представить себе 3D-дисплей для домашних развлечений или видеоконференций размером со стену и с таким высоким разрешением, что актеры или члены семьи на экране словно находятся с Вами в одной комнате.

Возможно ли создание такового на базе существующих систем передачи? Посудите сами, сигнал Full HD 1080p при кадровой развертке 120 Гц (наиболее комфортной для вывода в 3D-режиме с чередованием картинок для обоих глаз) составляет 5,97 Гб/с при 24-разрядной глубине кодирования цвета, и уже 11,94 Гб/с – при 32-разрядной. А с увеличением разрешения до Quad HD 2160p потребуется пропускная способность соответственно 23,89 и 47,78 Гб/с. Увидеть такие средства отображения можно уже сегодня на крупных международных выставках, но и то лишь в виде прототипов. Если же заглянуть «за горизонт» и предположить появление дисплеев с поддержкой Ultra High Definition (4320p, 30-разрядный цвет, 60 Гц) - окажется, что для них потребуется скорость передачи данных 60 Гб/с.

Еще один аспект применения кремниевой фотоники – увеличение дальности передачи данных без использования сложных и дорогостоящих решений. В результате компоненты ЦОД (центр обработки данных) или суперкомпьютера будущего могут быть разнесены по всему зданию или даже комплексу. Гораздо проще создавать многопроцессорные системы с разделяемой памятью. При этом скорость обмена информацией между ними будет гораздо больше, чем сегодня. Кроме того, может быть значительно увеличена и энергоэффективность ЦОД.

Джастин Раттнер (Justin Rattner), генеральный директор Intel по технологиям и директор Intel Labs, продемонстрировал соединение на базе кремниевой фотоники на конференции Integrated Photonics Research в Монтерее. «Концептуальный проводник» в виде канала с пропускной способностью 50 Гб/с поможет Intel продолжить работу над созданием технологий передачи данных посредством света из недорогих и простых в производстве кремниевых продуктов, призванных заменить дорогие и сложные устройства с использованием таких экзотических материалов, как, например, арсенид галлия. Хотя в некоторых отраслях, включая телекоммуникации, лазеры уже передают информацию, пока эти технологии слишком дороги и громоздки для ПК.

Основу предлагаемого решения составляют кремниевый передатчик и чип-приемник. Оба они со всеми необходимыми уникальными компонентами, включая первый гибридный кремниево-лазерный чип (HSL), созданы Intel совместно с Калифорнийским университетом еще в 2006 г. А высокоскоростные оптические модуляторы и фотодатчики анонсированы в 2007 г. Так что прототип Silicon Photonics Link – очередной шаг в многолетней исследовательской работе в области фотоники.

В отношении конструкции необходимо отметить, что передающий чип включает четыре лазера, сигналы которых поступают в оптический модулятор, кодирующий на них данные со скоростью 12,5 Гб/с. После этого лучи мультиплексируются и попадают в единое оптоволокно с общей пропускной способностью 50 Гб/с. На другом конце канала чип-приемник разделяет лучи и направляет их в фотодетекторы, преобразующие переданную информацию в электрические сигналы.

Исследователи Intel работают над наращиванием производительности системы путем увеличения скорости модулятора и количества лазеров на чипе. Результатом должны стать ОПТИЧЕСКИЕ КАНАЛЫ с терабитовой пропускной способностью. Стоит также заметить, что исследования, результаты которых представлены на Integrated Photonics Research, ведутся независимо от проекта Light Peak, нацеленного на создание оптического соединения с поддержкой множественных протоколов и пропускной способностью 10 ГБ/с на расстояния до 100 м. С его помощью соединение между клиентскими платформами Intel можно будет устанавливать уже в обозримом будущем. Отметим, что в текущем году впервые уже был продемонстрирован компьютер, использующий технологию Light Peak.