211service.com
Intel snabbar upp Silicon Photonics
Dagens datorprocessorer är strikt elektroniska enheter, som överför data med hjälp av elektroner som färdas genom koppartrådar. Men denna teknik är relativt långsam och producerar värme. Nu har forskare vid Intel utvecklat en optisk enhet som kan spela en nyckelroll för att ersätta elektroner och koppartrådar med fotoner och ljusstrålar. Teamet har demonstrerat en rekordstor kiselmodulator som kan koda data med en hastighet av 30 gigabit per sekund – nästan lika snabbt som många icke-kiselmodulatorer som för närvarande används i fiberoptisk hårdvara.
Världens snabbaste kiselmodulator, utvecklad av Intel-forskare, kan skriva 30 gigabit data på en ljusstråle varje sekund. Det är mer än 8 000 digitala bilder per sekund.
En kiselmodulator som kan arbeta med dessa hastigheter, säger Mario Paniccia, Intel-forskare och chef för Silicon Photonics Technology Lab, skulle kunna göra det möjligt att designa snabbare datorer som inkluderar fotoniska chips. Dessutom, säger Paniccia, kan det vara en del av ett fotoniskt chip av helt kisel som kan användas i fiberoptiska nätverk. Eftersom kiselenheter är lätta att masstillverka och relativt billiga, kan chipsen ersätta dyrare nätverkshårdvara, vilket minskar kostnaden för bandbredd.
Historiskt sett har fotoniska enheter som modulatorer och lasrar tillverkats av exotiska, kostsamma halvledare som indiumfosfid. 2004 visade Paniccias grupp att de med smart ingenjörskonst kunde få en kiselmodulator att fungera med en gigabit per sekund. 2005 ökade de hastigheten till 10 gigabit per sekund och byggde en förvånansvärt bra silikonlaser (se Intels genombrott ). Under hela 2006 finjusterade forskarna sin ursprungliga design för att göra kisellasern mer effektiv och lättare att tillverka (se Bringing Light to Silicon).
Intel-gruppen har i huvudsak avslöjat myten att kisel inte är bra för fotonik, säger Alan Willner , professor i elektroteknik vid University of Southern California i Los Angeles. Och även om kisellasern är viktig, säger han, är en snabb modulator avgörande. Dagens toppmoderna modulatorer arbetar med 40 gigabit per sekund, och för att kisel ska kunna konkurrera som ett optiskt material måste det fungera med jämförbara hastigheter. Intels 30-gigabit-per-sekund kiselmodulator är alltså en stor sak, säger han.
I hjärtat av kiselmodulatordesignen finns en diod, liknande de som finns i elektronik. Ljus kommer in i en modulator från ena änden av enheten och delas upp i två strålar. Båda strålarna passerar genom kiseldioder. När en spänning appliceras på dessa dioder förskjuter de ljusvågens fas eller position. Denna fasförskjutning är vad som kodar data: beroende på ljusets fas kan den representera en ett eller a 0 .
Forskningen publicerades denna vecka i Optik Express , beskriver designen och tillverkningen av en enda 30-gigabit-per-sekund kiselmodulator. Genom att ändra den kemiska sammansättningen av dioderna något, förväntar sig Paniccia att uppnå samma hastigheter som kommersiellt tillgängliga icke-kiselmodulatorer. Vi tror att den här designen kommer att kunna utökas till 40 gigabit per sekund i framtiden, säger han.
Paniccia förväntar sig att 2010 kan kiselfotonikmodulatorer eller -lasrar vara redo för kommersialisering inom fiberoptikindustrin. Men, säger han, hans teams mål är att bygga ett integrerat fotoniskt chip. Det riktigt spännande är att när man väl har de här byggstenarna kan man integrera dem, säger han. Om du tar 25 av dessa [kisel]-lasrar och riktar in dem i en uppsättning av 25 modulatorer, så har du en terabit information på en bit kisel som är lika stor som min nagel.