211service.com
Silīcija fotonika nonāk tirgū
Silīcija fotonika — silīcija mikroshēmu izmantošana, lai nosūtītu un saņemtu datus nesošus gaismas signālus — sola revolucionizēt telekomunikācijas, taču līdz šim tā lielākoties ir bijusi tikai laboratorijā. Tagad Luxtera , jaunuzņēmums Karlsbādā, Kalifornijā, kas izveidots no Kalifornijas Tehnoloģiju institūta, ir paziņojis par pirmo optisko kabeli, kura pamatā ir tā pati silīcija tehnoloģija, ko izmanto mikroprocesoru ražošanā. Uzņēmums saka, ka kabelis ar nosaukumu Blazar caur savu šķiedru var nosūtīt 40 gigabitus datu sekundē, bet maksās tikpat maz kā mūsdienu 20 gigabitu sekundē optiskie kabeļi. Kabelis, kas izveidots, izmantojot standarta komplementāra metāla oksīda pusvadītāju jeb CMOS apstrādi, visticamāk, pirmo reizi tiks pielietots datu centros un datoru klasteros.
Silīcija fotonika: (1) Plānās līnijas uz šīs mikroshēmas virsmas ir viļņvadi, kanāli, kas izgrebti silīcijā, kas virza gaismu. (2) Pieci uz indija fosfīda bāzes izgatavoti lāzeri, kas piestiprināti pie formas. (3) Luxtera pētnieki pārveidoja standarta pusvadītāju pārbaudes iekārtu, lai tā varētu pārbaudīt gan optiskās, gan elektriskās funkcijas. (4) Šī ierīce savieno šķiedru ar Luxtera silīcija mikroshēmu.
Šis ir pasaulē pirmais CMOS fotonikas produkts, saka Kerijs Guns, Luxtera CTO. Tā ir astoņu gadu attīstības kulminācija: sešus gadus Luxtera un pirms tam divus gadus Caltech.
Mūsdienās lielākā daļa fotonikas ierīču, piemēram, lāzeri, modulatori — sīkrīki, kas kodē datus gaismas staros — un detektori, ir izgatavoti no dārgiem materiāliem bez silīcija, piemēram, indija fosfīda un litija niobāta. Tā ir tradicionāla gudrība, ka silīcijs, lai arī lieliski piemērots elektroniskām lietojumprogrammām, piemēram, mikroprocesoriem un atmiņai, nav piemērots gaismas ģenerēšanai, modificēšanai vai noteikšanai. Taču silīcija fotonika ir strauji progresējoša joma, pateicoties pētījumiem tādos uzņēmumos un universitātēs kā Intel, IBM, Kalifornijas Universitātē, Santabarbarā un Caltech. (Skatiet sadaļu Intel paātrina silīcija fotoniku.)
Klienti, uz kuriem Luxtera sākotnēji ir vērsti, ir augstas veiktspējas datoru centri un datu centri ar serveru plauktiem, kas savienoti sistēmās, kas izplešas pāri milzīgām telpām un noliktavām. Šie centri veido mūsdienu informācijas infrastruktūras mugurkaulu, un tos izmanto interneta pakalpojumu sniedzēji, valdība, finanšu nozare, pētnieki un komunālie uzņēmumi. Un lielākajā daļā no tiem aprīkojums ir savienots ar vara kabeļiem, kam ir ierobežots joslas platums, kas samazinās līdz ar attālumu. Piemēram, biezi vara kabeļi var nodrošināt tikai aptuveni 10 gigabitus datu sekundē pusotra metra garumā.
Tā kā varš, lai gan tas ir salīdzinoši lēts, ir lēns un ierobežo sarežģītu skaitļošanas sistēmu fizisko izvietojumu, inženieri tā vietā ir pievērsušies optiskās šķiedras kabeļiem, kas nodrošina daudz lielāku joslas platumu un var pagarināt attālumus, kas pārsniedz 300 pēdas, nezaudējot datu pārnešanas jaudu. . Optiskie kabeļi ir arī plānāki un daudz elastīgāki nekā vara, tāpēc tie palīdz uzturēt datu centru vēsumu: biezi vara kabeļi mēdz aizturēt siltumu un bloķēt ventilatoru dzesēšanas gaisu. Tomēr, tā kā standarta optiskā kabeļa raiduztvērēji — mikroshēmas tā galos, kas sūta un saņem datus — ir izgatavoti no dārgiem pusvadītājiem, pats kabelis var kļūt dārgs.
Luxtera cer padarīt optiskos kabeļus pieejamākus, izmantojot silīciju raiduztvērēja daļās. Gunns skaidro, ka katrs raidītājs (viena puse no raiduztvērēja) jaunajā kabelī satur salīdzinoši lētu, jau nopērkamu indija fosfīda lāzeru. Šī lāzera gaisma tiek sadalīta četros staros, un katrs stars iet caur modulatoru, kas izgatavots no silīcija. Gunns saka, ka katram modulatoram tiek nosūtīts elektriskais signāls, lai signāls tiktu iespiests tieši gaismas viļņā ar ātrumu 10 gigabiti datu sekundē. Tad cita silīcija fotonikas ierīce, ko sauc par hologrāfisko lēcu, palaiž gaismu zemu izmaksu šķiedrā. Hologrāfiskais objektīvs ir litogrāfiski iegravēts mikroshēmas virsmā un aizstāj standarta optiskajā kabelī esošo lēcu masīvu. Pēc tam, kad tā ir pārraidīta pa šķiedru, datu kodētā gaisma iziet cauri citai hologrāfiskai lēcai un tiek novirzīta uz indija fosfīda bāzes fotodetektoru masīvu, kas to pārvērš atpakaļ elektriskā signālā. Elektronika, kas integrēta tajā pašā CMOS mikroshēmā, kurā atrodas fotonikas ierīces, pastiprina un attīra signālu un nosūta to uz elektrisko uztvērēju. Katrā Luxtera Blazar kabeļa galā ir mikroshēma, kurā ir gan raidītājs, gan uztvērējs, saka Gunns.
Jaunais produkts ir nākamais loģiskais solis silīcija fotonikas izmantošanā zemu izmaksu montāžai, saka Alans Vilners , Dienvidkalifornijas universitātes elektroinženieru sistēmu profesors. Viņš saka, ka spēja apvienot dažādus optiskos komponentus ir vēl pārliecinošāks arguments, kāpēc 40 gigabitu sekundē optiskie kabeļi var pārspēt varu.
Un šādu ierīču tirgus noteikti ir labs, saka Freds Zībers, tehnoloģiju analīzes uzņēmuma Pathfinder Research prezidents. Viņš saka, ka tas ir lielisks produkts tādām lietām kā serveru fermas un datoru kompleksi. Un šis tirgus aug diezgan ātri.
Zībers saka, ka Luxtera, iespējams, nāksies pārvarēt šķērsli kļūt par jaunuzņēmumu un tāpēc nav labi pazīstams un uzticams šajā nozarē. Taču viņš piebilst, ka tā produkta uzticamība varētu dot uzņēmumam priekšrocības. Viņi neizmanto slepenus materiālus un nesaliek kopā daudz šķembu, lai to izdarītu. Tam visam vajadzētu sniegt jums izturīgāku iepakojumu.
Gunns ir pārliecināts, ka kabelis atradīs klientus, un, tā kā raiduztvērēju mikroshēmas tiek ražotas lielākā skaitā, to izmaksas var samazināties līdz tādam līmenim, ka uz silīcija bāzes izgatavoti optiskie kabeļi var pat konkurēt ar varu — kaut ko tādu, ko nekad nedarīs bezsilīcija optiskie kabeļi. Izmaksām samazinoties, norāda Gunns, silīcija fotonika varētu virzīties tālāk, nekā tikai savienojumu nodrošināšana starp sistēmām. Skatoties tālāk, silīcija fotonika novērsīs vājās vietas ietvaros sistēmas, viņš saka. Viņš piebilst, ka mājas datori, kuru shēmās tika izmantota silīcija fotonika, nevis vara vadu, būtu ātrāki un samazinātu enerģijas patēriņu līdz minimumam.