英特尔硅光子研发有突破,为PC带来高速光纤连接

英特尔公司近日宣布,该公司的科学家们在采用芯片制程开发将数据编码到光束中的创新型“类似晶体管”设备方面取得了重大进展。这种在标准芯片上制造快速硅光子(Silicon Photonics, 光纤)模块的能力,可在电脑、服务器、其它电子设备,乃至计算机内部实现超低成本的高带宽光纤连接。

《Nature》杂志日前发布的报告指出,英特尔研究人员把通过芯片的一条光束分成两条独立的光束,然后使用类似晶体管的创新设备击中其中一条带电光束,进行“相移”。当这两条光束重新组合之后,两条分支间产生的相移会使光以1GHz(每秒10亿位数据)的速度在芯片上进行光照状态(击中/离开)的切换,与以往相比速度提升了50倍。这两种光照状态在数据传输中分别用“1”和“0”表示。

英特尔高级副总裁兼首席技术官帕特·基辛格说:“这项技术对于能够在计算机内制造以光速传输数据的光设备是非常关键的一步。这一重大突破将逐渐影响整个行业不断开发出其他新型设备和应用。它有助于加快互联网的运行速度,制造速度更快的高性能计算机,以及支持高带宽应用,如超高分辨率显示器或视觉识别系统等。”

迄今为止,商用光设备的制造仍然采用极为昂贵且制造复杂的特殊材料,因此限制了其在广域网和电信等特定市场的应用。英特尔制造的基于芯片的快速光学模块主频超过了1 GHz,这表明它可以作为一种标准芯片材料,为更广泛的计算和通信应用带来高带宽光学的优势。

在芯片内部实现光电互操作

英特尔早在20世纪90年代中期就已开始对“硅光子(Silicon Photonics)”进行研究,当时主要是从光学角度测试和测量晶体管在微处理器内部的转换。虽然用肉眼看来芯片是不透明的,但在红外线下它却是透明的。

英特尔硅光子研究总监Mario Paniccia介绍说:“就像超人的X射线视觉能力可以穿透墙壁一样,如果你具有红外视觉,就可以透视芯片。这使得在芯片中路由红外线成为了可能,这种光线与光学通信中常用的光线具有相同的波长。通过施加电压使电荷围绕晶体管移动的方法,可以改变光线通过电荷时的行为。从而可引导我们探索对光属性(如相位和振幅)的控制,进而制造出基于芯片的光设备。”

为何在芯片中采用光纤技术？

带宽。当今的1GHz实验设备相当于在一条光纤上传输10亿比特的信息。英特尔研究人员认为,未来他们可以将此技术提升到10GHz甚至更高。一条光路通过使用不同颜色的光线,可同时以相同的速度承载多条数据通道；就像一个车载收音机能够接收多个无线电台的节目,或一台有线电视能够接收数百个频道一样。此外,光纤线缆还可抗电磁干扰和串音影响,而这些正是传统高速铜线互连难以解决的难题。

Paniccia称:“我们制定了长期的研究计划,致力于探索如何将我们的芯片技术应用于其它领域,最终实现我们开发集成光设备的长远目标。”