芯耀
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藍色巨人的研究員已經(jīng)證明，光纖維技術可以通過更快的數(shù)據(jù)傳導方式幫助電腦沖破如今的速度極限。
IBM研發(fā)工程師已經(jīng)通過一項技術將速度又向前推進一步，叫硅光子學，這項設計是為了給計算機行業(yè)的瓶頸破冰。
硅光子通過光纖的超快數(shù)據(jù)傳輸能力與傳統(tǒng)芯片技術聯(lián)姻。發(fā)送數(shù)據(jù)的速度像光通過光纖一樣，從而代替電子在銅導線中傳輸方式，這種方式在速度和傳輸距離方面都有優(yōu)勢。但是因為它很昂貴，因此它幾乎只限于長途使用，如在不同的建筑物之間傳輸，城市間和大洲之間通信才會用。
但是IBM的研究人員演示了一款電腦芯片，這款芯片可以通過一個單獨的光纖維同時發(fā)送和接收四組不同顏色的紅外光，我們稱之為多路復用技術。每個鏈接能以每秒25字節(jié)的速度傳輸數(shù)據(jù)，共100Gbps。這足以每2秒轉(zhuǎn)移一部容量25GB的藍光光盤的數(shù)據(jù)。
“這種基于多路復用的速度，結(jié)合芯片的一體化設計，絕對是行業(yè)首例?！盜BM在周二的會議上聲明。
圖1：一個堆的IBM硅光子學示范芯片，每秒鐘可以傳輸100字節(jié)的數(shù)據(jù)，原來四分之一的時間。--IBM研究院。
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目前還處于實驗室的演示芯片階段，但是對硅光子的研究工作來說，如IBM，英特爾和Luxtera起到不小的作用；谷歌搜索、微軟在線和Facebook社交網(wǎng)絡在推進服務方面起到至關重要的作用，它們被安置在龐大的數(shù)據(jù)中心，周圍擠滿了數(shù)千臺服務器。這些服務器如今通常通過銅線來連接，但是更多經(jīng)濟光纖連接可以幫助這些服務器統(tǒng)一成一個計算能力更加強大的模塊。這就意味著提供更多先進的在線服務。
“人們想辦法找到一個便宜的硅兼容光子技術，”Linley集團分析師David Kanter補充，“但是這項技術研發(fā)起來很不容易。”
硅光子技術和很多新技術相吻合，如自旋電子學，異形碳材料和量子計算，這些技術的發(fā)展在硅技術達到盡頭以后，能夠確保計算機行業(yè)的發(fā)展能夠跟上步伐。這一穩(wěn)步推進體現(xiàn)在摩爾定律上，摩爾定律是戈登.摩爾50年前創(chuàng)立，并以他的名字命名。
圖2：IBM的新品照片顯示，發(fā)射和接收的記錄之間有四個光頻率，而且覆蓋在同一光纖維鏈接上。---IBM研究院。
商用之后
IBM的研究通常領先于商業(yè)應用，但是藍色巨人預測這項工作以后會讓公司得到收益。
“讓硅光子技術為廣泛商用做好準備，這將有助于半導體工業(yè)跟上每一次變革的步伐，而變革的驅(qū)動力則是來自于大數(shù)據(jù)和云計算對計算能力的需求。”Arvind Krishna解釋道，他是IBM研究院的高級副主席和總監(jiān)。所謂大數(shù)據(jù)服務顯然依賴于數(shù)據(jù)分析，顯著模式如購物、流量和產(chǎn)品需求。
Four-link技術能夠讓數(shù)據(jù)中心的光纖維成本銳減一半，IBM研究所的硅光子技術組經(jīng)理Will Green說。
“四路復合波長進入一個光纖維意味著你能夠在每個纖維中攜帶四倍的數(shù)據(jù)，因此這在你的互聯(lián)系統(tǒng)中需要更少的纖維?！盙reen說，“事實上，轉(zhuǎn)換成一個附加的系統(tǒng)等級的成本縮減不少，對于數(shù)據(jù)中心應用來說，安裝纖維的預算就是現(xiàn)在的2倍。”
長遠來看，光纖維鏈接能夠?qū)⒂嬎銠C和其它組件捆綁在一起。
能耗的限制幾乎讓處理器的速度達到頂峰--幾乎沒有芯片可以超過4GHz，這就意味著它們的內(nèi)部時鐘速度需要達到每秒40億次。結(jié)果計算機工程師不得不尋找其他方式提高系統(tǒng)性能，并且硅光子的作用在于能夠保持處理器裝滿他們需要的數(shù)據(jù)的情況下最高效工作，可以替代計算機大部分的閑置時間。
硅光子學的關鍵在于將光發(fā)射機和接收機--發(fā)接收機---更加靠近需要收發(fā)數(shù)據(jù)的處理器。這些組件最終將會疊加到前一個上面，通過一種叫做TSV的技術進行連接，An Steegen說，他任Imec公司大型Belgian-based芯片研究組副總。他預測，這個想法要經(jīng)過多年的研究才能實現(xiàn)。
英特爾已經(jīng)有一個長期存在的興趣小組，與硅光子學和一項叫做light Peak的技術相關，它希望為計算機建立一個便宜的光纖連接。它從來沒有把這個項目商業(yè)化，從而可以代替蘋果和迅雷技術利用銅或者纖維鏈接可達到40Gbps。
速度如此之快，但是銅有著致命的長度限制。銅電纜可以達到3米，但是光纖可以達到60米。
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