A zatímco dnešní superpočítače mají spotřebu energie srovnatelnou se stovkami domů, budoucí drobné superpočítače na čipu budou mít podobný odběr energie jako žárovka. Ve studii zveřejněné v časopise Optics Express vědci IBM popsali významný milník v úsilí posílat informace mezi několika jádry čipu pomocí světelných pulsů skrz křemík a nikoli elektrických signálů po vodičích.
Průlomový objev – známý jako Mach-Zehnderův elektrooptický modulátor – převádí elektrické signály na pulsy světla. Modulátor IBM je stokrát až tisíckrát menší než dříve demonstrované modulátory tohoto druhu, takže vytváří podmínky pro vývoj mnohých takových zařízení a postupně umožní integrovat na jediný čip celé optické směrovací sítě. To by mohlo významně snížit náklady, spotřebu energie a vyzařování tepla a zároveň proti čipům s měděnými vodiči více než stokrát zvýšit šířku přenosového pásma pro komunikaci mezi jádry.
Jeden z nejvyspělejších čipů současnosti, procesor IBM Cell v herní konzoli Sony Playstation 3, obsahuje devět jader na jediném čipu. Nová technologie nabízí energeticky účinnou metodu propojení stovek nebo tisíců procesorových jader v jednom drobném čipu, neboť vyřazuje vodiče potřebné k jejich propojení. Odesílání informací mezi jádry pomocí světla místo vodičů může být až stokrát rychlejší a může spotřebovávat desetkrát méně energie než při použití vodičů.
Optický modulátor IBM převádí digitální elektrický signál, který je přenášen po vodiči, na sérii světelných pulsů přenášených po křemíkovém nanofotonickém vlnovodu. Vstupní laserový paprsek je přiváděn do optického modulátoru, který se chová jako velmi rychlá závěrka a ovládá blokování nebo vysílání vstupního laseru do výstupního vlnovodu. Když dorazí digitální elektrický puls z procesorového jádra do modulátoru, krátký světelný puls projde optickým výstupem. Tímto způsobem zařízení „moduluje“ intenzitu vstupního laserového paprsku a modulátor převádí proud digitálních bitů (jedniček a nul) z elektrických signálů na světelné pulsy.
Toto oznámení završuje desetiletí inovací z laboratoří IBM, které transformovaly odvětví IT novými materiály a konstrukčními architekturami pro výrobu menších, výkonnějších a energeticky účinnějších čipů. Průkopnická práce IBM v oblasti přechodu z hliníkových vodičů na měděné, jež byla představena v roce 1997, přinesla výrobcům čipů okamžité 35procentní snížení odporu proudění elektronů a 15procentní nárůst výkonnosti čipů.
Další informace o divizi IBM Research a jejím projektu Silicon Photonics najdete zde: http://www.ibm.com/research a http://www.research.ibm.com/photonics
Zdroj: IBM
