Intel ontwikkelt snelle en goedkope optische chips

Intel heeft vooruitgang geboekt in de ontwikkeling van siliciumchips voor optische communicatie. De door het bedrijf ontwikkelde chips communiceren sneller en kosten minder.

Medewerkers van Intel hebben een silicium lichtsensor ontwikkeld die dankzij een ingebouwde versterkingsfunctie zeer gevoelig is. De zogeheten avalanche photodetector of apd vangt lichtpulsen op en maakt van de cmos-techniek gebruik om zwakke signalen te versterken. Het onderzoeksteam meldt een gbp van 340GHz. Een dergelijke score op deze maatstaf voor versterkers, volgens Intel een record, zou de mogelijkheid openen optische communicatie met 40Gbps en sneller te laten verlopen. De resultaten moeten Intel in staat stellen met siliciumchips optische communicatiesnelheden te realiseren die nu nog zijn voorbehouden aan optische schakelingen op basis van dure materialen als indiumfosfide.

De apd die Intel ontwikkelde, werkt door individuele fotonen in een laagje germanium op te vangen. De lichtdeeltjes laten in dat halfgeleidermateriaal elektron-gaten ontstaan, waarna de losse elektronen naar de siliciumlaag migreren. Daar zorgen botsingen met siliciumatomen voor een lawine van elektron-gaten, waardoor het signaal van een enkel foton ongeveer twintigvoudig versterkt wordt.

Samen met siliciumlasers moeten de apd's van Intel het mogelijk maken optische signalen met siliciumschakelingen op te wekken en te ontvangen. Deze discipline, die silicium photonics wordt genoemd, zou de weg naar optische communicatie met relatief goedkope hardware moeten vrijmaken. De chipfabrikant wil met de goedkope en snelle optische ontvangers aan de toekomstige vraag naar bandbreedte kunnen voldoen. Intel werkte samen met geheugenfabrikant Numonyx, die de productie van de detectors voor rekening nam, terwijl Darpa in de kosten meedeelde.

Reacties (16)

[CyBeRSPiN]

Als hele zwakke signalen zwaar versterkt worden, krijg je dan niet last van ruis? Of spelen dat soort zaken niet met fotonen?

[TeXiCiTy]

Als het over digitale signalen gaat, maakt de ruis niks uit zolang de uitgangsruis van de eerste "transistor" kleiner blijft dan de kritieke spanningsverschil waarop de volgende het verschil tussen 1 en 0 bepaalt. Normale transistoren hebben een input-output curve die ervoor zorgt dat niet-extreme ruis nooit versterkt kan worden tot iets wat fouten kan geven.
Ik weet niet in hoeverre dit verhaaltje ook voor de nieuwe techniek op gaat, maar beide maken gebruik van flinke versterkingen bij elk poortje waarin het signaal doorgegeven wordt.

[wimwest]

Je hebt inderdaad ook last van fotonenruis. Die is gelijk aan de wortel uit het aantal fotonen wat je opvangt. Dus als je 4 fotonen opvangt (omzet in 4 electronen, dan heb je 2 electronen ruis, dus slechts 6dB signaal/ruis verhouding! Met een te zwak lichtsignaal kun je dus niet veel.

[Verwijderd]

Dit resultaat van intel lijkt overigens sterk gerelateerd te zijn aan dit onderzoek van fysici op arxiv:
http://arxivblog.com/?p=510

[roy-t]

optische communicatie met 40Gbps en sneller te laten verlopen.

Dit klinkt vreselijk snel maar aangezien dit communicatie tussen 2 chips is heb ik eigenlijk geen vergekelijksmateriaal, heeft iemand enig idee hoe snel een standaard "stukje metaal in silicium" verbinding is?

Ook vraag ik me af of dit nu een bidirectionele verbinding is of niet, of er verschillende kleuren licht gebruikt worden om deze snelheid te halen of dat het "licht aan licht uit" is. En of de snelheid gehaald is met 1 verbinding of (zoals gebruikelijk bij de standaard methode) door een hoop baantjes naast elkaar te leggen.

Ook is er nog de vraag hoe groot/breed de lanes moeten zijn voor deze techniek en hoe groot de ontvangers/zenders zijn t.o.v. van de nu aanwezige technieken.

Damn dit klinkt allemaal heel mooi maar ik heb dus nog ontzettend veel vragen.

[Countess]

dit zal waarschijnlijk gaan om 1 verbinding met 1 kleur licht aangezien ze het heel specifiek hebben over de snelheid waarop de ontvangen sensor kan schakelen en daar de grote doorbraak ligt.
meerdere sensoren en lasers kunnen vervolgens meerdere kleuren licht gebruiken.

en bidirectionaal heeft bij optische verbindingen geen invloed. photonen botsen niet echt.
het probleem is alleen het spliten van aan beide uiteinden.

en het snelste wat 1 enkele lane metale verbinding kan tussen 2 stukjes silicium bij de PC is 1600mhz. wat dus neer komt op 1.6Gb per verbinding.

[Reactie gewijzigd door Countess op 6 augustus 2024 19:58]

[High-Voltage2]

en het snelste wat 1 enkele lane metale verbinding kan tussen 2 stukjes silicium bij de PC is 1600mhz. wat dus neer komt op 1.6Gb per verbinding.

Hoe kom je aan die 1600MHz?
Dan het volgende: laat staan dat je klok rammelt aan 1600MHz, en je stopt op zowel de stijgende als de dalende flank een bitje, dan kan je al 3.2Gbit/s halen. Maak je het geheel quad pumped dan kun je al 6.4Gbit/s halen. Als Intel zegt dat het geheugen op 1600MHz draait, dan is de werkelijk bussnelheid maar 400MHz aangezien ze hun bitjes quad pumpen.

[ReneK]

>Het onderzoeksteam meldt een gwb van 340GHz.

Moet dat geen gbw zijn? (gain-bandwith product).
GWB bestaat niet, voor zover ik weet.

Verder vind ik de titel 'optische chips' een beetje misleidend. Mijn eerste indruk was dat het hier gaat om chips die intern met lichtsignalen werken.
Het blijkt 'slechts' op chip's met fotodetectors c.q. lasers voor (externe) optische commucicatie te gaan. Zonder af te willen doen aan de prestatie van Intel
(een gbw van 340 GHz is indrukwekkend), vind ik de titel verwarrend.

[hovingtim]

Ik denk dat het idd gbp moet zijn. Dat is de bandbreedte bij een versterking van 1x.
En dat is erg nice......... en ruis ja..... dat heeft helemaal met je bron signaal te maken.

[Theezakje]

Wat ik mij afvraag en vrij offtopic is:

Met wat voor lens hebben ze die 1e foto geschoten?
Of is dat niet een ultra-macro?

[Reactie gewijzigd door Theezakje op 6 augustus 2024 19:58]

[Katanatje]

Met een gewone microscoop kan je dit soort afbeeldingen eenvoudig krijgen. Die ringetjes die je ziet zijn hooguit 10 micrometer groot.

[pagani]

Deze zou het moeten kunnen. Zo heel klein is het procédé van deze chip nou ook weer niet.

(ik denk overigens ook dat het gewoon een foto gemaakt door een lichtmicroscoop is, maar dat terzijde )

[Reactie gewijzigd door pagani op 6 augustus 2024 19:58]

[Bitbored]

Wat ik me afvraag, zou dit systeem wel kunnen samenwerken met het oorspronkelijke (duurdere) methodes?

Optische communicatie lijkt me wel goed te evolueren kwa prijs en prestatie, maar er beginnen weer veel te veel methodes te ontstaan, zoals werken met meerdere frequenties en golflengtes, het lijkt me zeer onwaarschijnlijk dat verschillende types goed samenwerken.

Voor een bedrijf die gewoon een groot en snel netwerk nodig heeft is dit geen probleem, maar hoe gaan ze ooit een deftig ethernetsysteem oprichten met zoveel verschillende standaarden?

[Jheroun]

Dit is een standaard voor het laag 1 deel, ethernet is laag 2 dus daar heeft dit sowieso geen invloed op. En op laag 1 zal het een optic niet interesseren hoe de laser opgewekt is, als het licht tussen een bepaalde minimale en maximale sterkte op de goede golflengte binnenkomt zal hij het herkennen. Interoperabiliteit met al bestaande optics lijkt me dus niet zo'n punt.

Hoewel ik de kostenbesparing toejuich hoop ik vooral dat ze snel doorstappen naar 100G. 40G blijft een beetje een tussenstap oplossing. In een datacenter wil je van 10 touwtjes tussen jou en de AmsIX of je transitprovider naar 1, niet naar 2,5.

Ik gok dat intel dit vooral wil toepassen om 40G links tussen systemen goedkoper te maken en niet zozeer voor netwerktoepassingen. Alhoewel, als deze dingetjes zoveel gevoeliger zijn kan dat op lange fiberringen een hoop versterkers schelen...

[Jaco69]

Deftig? Laten we Ethernet zo snel mogelijk afschaffen, dat is nog steeds gebaseerd op verschillende zenders in een zelfde medium en is erg moeilijk redundant te krijgen.

[Jheroun]

Daarom draaien we over ethernet heen ook IP, dat is wel goed redundant te krijgen