Одной из главных особенностей компьютеров будущего, по мнению Intel, станет широкое применение оптических технологий для передачи данных как внутри ПК, так и между ними. Мы уже писали об интерфейсе Light Peak, который должен стать дополнением к USB 3.0, существенным преимуществом первого является возможность одновременной передачи нескольких независимых потоков данных и высокая пропускная способность.
Применение традиционных металлических проводников и кабелей неизбежно приводит к появлению помех, ограничивающих максимальную длину соединения. Поэтому компоненты современных компьютеров приходится располагать на минимальных расстояниях друг от друга. Оптические технологии передачи информации намного более устойчивы к помехам, следствием этого является возросшая дальность, на которой такие соединения могут функционировать. Это актуально как для центров обработки данных будущего, компоненты которых могут быть разнесены по всему зданию, так и для соединений внутри ПК, требования к пропускной способности которых постоянно растут.
Сегодня корпорация Intel представила первое в мире соединение на основе кремниевой фотоники с интегрированными гибридными кремниевыми лазерами. Эта разработка имеет пропускную способность 50 Гбит/с и является частью долгосрочной стратегии «кремнизации» фотоники и внедрения в компьютеры будущего оптических технологий. Рассмотрим принцип функционирования устройства. Оно состоит из приемника и передатчика, все основные компоненты которых интегрированы в две микросхемы и разработаны Intel.
Передающая часть включает в себя четыре гибридных лазера и оптических модулятора, сигналы от которых поступают в мультиплексор. Далее четыре потока данных комбинируется в единое оптоволокно с пропускной способностью 50 Гбит/с. В приемнике единый луч разделяется и каждый поток направляется в отдельный фотодетектор, где преобразуется в электрические сигналы. При этом 50 Гбит/с — не предел, при увеличении числа каналов и скорости модулятора возможно многократное увеличение пропускной способности, в перспективе — до 1 Тбит/с.
Зачем все это? Инженеры Intel пришли к выводу, что традиционные медные проводники исчерпали себя и достижение высокой пропускной способности, скажем, 10 ГБ/с при их использовании проблематично. Потери энергии и помехи в металлических соединениях ограничивают их дальнейшее применение, а устройства на основе кремниевой фотоники успешно преодолевают все эти препятствия. Они комбинируют в себе преимущества традиционных кремниевых микросхем (низкая стоимость, большие обьемы производства, высокая степень интеграции и масштабируемость) и лазерных технологий (очень высокая пропускная способность, покрытие больших расстояний и отсутствие шума и помех).
Представленная сегодня разработка является первым устройством с гибридным лазером, в дальнейшем технологии кремниевой фотоники найдут применение не только в специализированных суперкомпьютерах, но и в потребительской электронике, там, где передаются большие обьемы информации. Достаточно вспомнить о перспективе внедрения Quad HD и Ultra High Definition, распространении телевизоров с поддержкой 3D и увеличении глубины цвета до 48 бит (High Dynamic Range), как становится понятно, что оптические каналы с пропускной способностью в 1 Тбит/с будут востребованы в самых разных сферах.