Кремниевая фотоника — одно из наиболее перспективных направлений в электронике, которое обещает значительное снижение энергопотребления и увеличение пропускной способности. Эта технология позволяет создавать электронно-оптические микросхемы на одном кристалле кремния, что позволяет отдельным чипам взаимодействовать посредством оптических, а не электрических сигналов. На создание первой работающей гибридной микросхемы у IBM ушло около 12 лет. Повышение производительности систем с такими чипами позволяет создавать намного более мощные суперкомпьютеры, чем те, что работают сейчас.
Так, использование импульсов света вместо электрических импульсов позволяет обеспечить быструю передачу очень больших массивов информации как в пределах одного чипа, так и между разными частями электронной вычислительной системы. Ранее корпорации удалось создать фотонный приемопередатчик, который обеспечивал функцию мультиплексирования каналов по длине волны света. Теперь компания смогла разместить чипы, выполненные по технологии кремниевой фотоники, прямо на модуле процессора.
Берт Оффрейн, руководитель группы фотоники отдела IBM Research — Zurich, вместе коллегами из Европы, США и Японии предлагает рассматривать чипы выполненные по технологии кремниевой фотоники наравне с обычными кремниевыми процессорами. Технология изготовления таких чипов также предлагается гибридная. Команда продемонстрировала эффективную работу гибридного чипа, что позволяет говорить о возможном прорыве в технологии кремниевой фотоники. Текущие разработки обычно предполагают использование оптического трансивера на краю платы. Но это — не выход, поскольку трансивер расположен достаточно далеко от процессора, и производительность системы значительно снижается.
Голубые линии — оптические световоды, передающие информацию в виде импульсов света. Оранжево-желтые структуры — медные проводники, по которым проходят скоростные электрические сигналы. Разработчикам удалось интегрировать оба типа проводников на одном чипе.
Разработка же гибридных микросхем позволяет достичь многократного увеличения производительности всей системы, где используются такие чипы. Команде разработчиков удалось разработать метод соединения полимерных и кремниевых световодов, несмотря на то, что размеры таких структур очень разные.
Компьютерные системы с гибридными чипами такого типа будут использоваться для работы с огромными массивами данных, что позволит проводить аналитические вычисления, обрабатывая данные за считанные секунды. Когнитивные вычислительные суперсистемы смогут помочь вывести технологии и науку на новый уровень. Но специалистам предстоит еще изрядно потрудиться, прежде чем все это станет возможным.
