211service.com
Intels laserchips kan få datacenter att fungera bättre
Intel hoppas kunna göra datoranvändningen mycket mer effektiv genom att introducera en teknik som ersätter konventionella koppardatakablar med snabbare optiska datalänkar. Genombrottet krävde att Intel monterade lasrar och andra optiska komponenter på kiselchips, som vanligtvis bara hanterar elektroniska signaler.
Rensa anslutning: Dessa optiska fibrer, kallade ClearCurve, utvecklades av Corning och Intel för att ersätta kopparkablar och flytta data snabbare. Silikonskivan i bakgrunden är mönstrad med chips som kan konvertera mellan elektriska och optiska signaler.
Den ursprungliga versionen av vad Intel kallar sin kiselfotonikteknik kan överföra data med hastigheter på 100 gigabit per sekund längs en kabel som är cirka fem millimeter i diameter. Intel kommer att erbjuda den för användning för att ansluta servrar inuti datacenter, där den kan ersätta PCI-E-datakablar som bär data med upp till åtta gigabit per sekund och nätverkskablar som når 40 gigabit per sekund i bästa fall. Den senaste versionen av USB-standarden som är vanlig i konsumentprylar kan flytta data med endast fem gigabit per sekund.
Vi lanserar detta i massproduktion, och Intel har beslutat att göra en betydande investering, säger Mario Paniccia, som har lett Intels forskning om kiselfotonik i flera år och nu leder den grupp som kommersialisera den. Vi har många kunder. Framtida versioner av tekniken är avsedda att dyka upp utanför datacenter, kanske i konsumentapplikationer.
Intels teknik kan avsevärt minska kostnaderna för att driva ett datacenter – de stora datorklustren som knackar data, kör appar och är värd för webbplatser. Det beror på att en av Intels nya optiska kablar kan ersätta 10 eller fler av de relativt skrymmande PCI-E-kopparkablarna som ansluter servrar staplade på samma rack. Dessa kablar hindrar luftflödet som används för att kyla servrar. Datacenter varierar i effektivitet, men det är typiskt att kyla står för ungefär hälften av kostnaden för att driva ett datacenter.
Intels kiselfotonikteknik kan också användas för att ersätta konventionella Ethernet-nätverkskablar. Det skulle kunna göra det möjligt för företag att ompröva etablerade sätt att organisera datorer i datacenter.
Intel har utvecklat ett litet kretskort som kan läggas till en server för att uppgradera den till den optiska tekniken. Den viktigaste delen av det är en kompakt modul som innehåller ett eller flera kiselchips (Intel säger inte hur många) som kan konvertera fram och tillbaka mellan en dators elektroniska signaler och optiska signaler som kan färdas ner i en fiber. Bland de optiska komponenterna inuti chipsen finns fyra silikonlasrar som var och en kan strömma data med en hastighet av 25 gigabit per sekund. Ett kort kan ha mer än ett av dessa optiska chips, beroende på hur mycket bandbredd som behövs. Intel arbetade med Corning, mest känd för att ha uppfunnit Gorilla Glass som används i många mobila enheter, för att utveckla nya kontakter och kablar för att koppla ihop de nya optiska korten.
Den nuvarande formen av tekniken formades av feedback från företag inklusive Facebook, Microsoft och molnvärdföretaget Rackspace, av vilka några har förbundit sig att använda tekniken, säger Paniccia. Prissättning och tillgänglighet för tekniken har inte tillkännages, men det kan skapa en betydande ny inkomstström för Intel. Under 2012 skickades totalt 8,1 miljoner servrar över hela världen, enligt IDC , och många företag som Amazon, Apple och Facebook investerar mycket i datacenter (se Inside Facebooks Not-So-Secret New Data Center).
Intel arbetar också med operatörer av extremt kraftfulla datorkluster och superdatorer, inklusive ospecificerade amerikanska myndigheter. Underrättelsetjänster som National Security Agency och CIA är kända för att använda kraftfulla datorer för att bearbeta och analysera data som samlats in genom övervakning.
Idag är servrar fristående datorer med processorer, minne och lagring som innehåller ett enda lager av ett serverrack. Bandbreddsökningen från kiselfotonik gör det möjligt att istället fylla ett helt lager av ett rack med processorer, ett annat med minne och ett tredje med lagring. Det kan göra uppgraderingar snabbare och hjälpa till att utnyttja kylningen bättre genom att rikta den till de komponenter som behöver den mest, säger Pannicia.
Några av Intels partners överväger en mer extrem version av det tillvägagångssättet. Det skulle se att minne, processorer och datalagring förvaras i helt separata skåp, alla kopplade till optiska anslutningar. Det kan möjliggöra ytterligare förbättringar av underhåll och kylning. Det kan också tillåta att minnet virtualiseras så att det dynamiskt allokeras till programvara och servrar efter behov, ett mer effektivt tillvägagångssätt än att ha det bundet till specifika servrar.
Andy Lawrence, vice vd för forskning för datacenterteknologier hos 451 Group, ett analytikerföretag, säger att det optiska genombrottet kommer att påverka designen av datacenters största. Datacenteroperatörer är inte exakt begränsade av den befintliga kopparteknologin men de är väldigt begränsade i hur de lägger ut sin utrustning [och] designar sina datacenter, säger han. Kiselfotonik borde befria designers.
Intels teknologi använder sig av det faktum att kisel som används för att göra datorchips är transparent för infrarött ljus, medan kiseloxid, en vanlig egenskap hos chips, är ogenomskinlig för det. Ljus kan riktas runt ytan på ett datorchip inuti enkla kiselrör med kiseloxidbeläggning, strukturer som är lätta att tillverka med hjälp av konventionella chiptillverkningstekniker.
Men Paniccias team var tvungna att göra stora vetenskapliga framsteg inom optik för att hitta sätt att göra de andra komponenterna i ett ljusbaserat kommunikationssystem på ett kiselchip. De viktigaste delarna av det arbetet var att skapa en kisellaser (se Bringing Light to Silicon), en kiselmodulator för att koda data till en laserstråle (Moving Toward a Terascale Computer) och en kiselkomponent för att omvandla en ljussignal till en elektronisk en (Intel slutför Silicon Photonics Trifecta).
Intel har inte offentligt talat i detalj om projektet sedan 2010, då det visade det första fungerande chippet som innehåller alla dessa komponenter (se Computing at the Speed of Light). De senaste två åren har vi funderat på hur man gör det i stora volymer, säger Paniccia, även om han inte kommer att dela med sig av detaljerna om lösningarna som Intel kom fram till. Även om Intel ligger långt före konkurrenterna på kiselfotonik arbetar IBM, HP och några mindre företag med liknande teknik.