IBM ontwikkelt nanophotonics-technologie

De researchafdeling van IBM heeft chips ontworpen die de hardware voor optische communicatie integreren in cmos-chips. De integratie zou dankzij de geboden communicatiebandbreedte de weg vrijmaken voor exascale-supercomputers.

Optische communicatie tussen chips wordt al lange tijd gezien als vereiste voor snellere computers. De bandbreedte en snelheid waarmee informatie over traditionele koperen interconnects kan worden verstuurd, zouden ontoereikend zijn voor exascale-supercomputers. Dergelijke rekenmonsters wisselen grote hoeveelheden data uit tussen fysiek gescheiden rekencores, waarbij optische communicatie voor de data-overdracht moet zorgen. Voorheen waren echter nog aparte optische componenten nodig, maar IBM zegt de elektrische en optische componenten op één chip te kunnen onderbrengen.

IBM heeft de techniek Cmos Integrated Silicon Nanophotonics of cisn gedoopt en volbracht daarmee de integratie van optische componenten als laser en wave guides en elektrische componenten als modulators en multiplexers. De chips zouden kunnen worden gebruikt in toekomstige supercomputers. Zo zou energiezuinige communicatie tussen serverracks kunnen worden gerealiseerd, maar ook tussen chips op een moederbord. IBM kondigde de chips woensdag, tijdens de Semicon-beurs in Tokio aan bij monde van Yurii Vlasov, hoofd van IBM Research Laboratories.

De chips kunnen worden gemaakt via standaard-cmos-fabricage-technieken, met slechts enkele extra productiestappen. Een optisch kanaal inclusief de logica voor signaalverwerking vergt slechts 0,5mm op een chip en heeft een bandbreedte van 40Gbits. IBM wist chips van 4 bij 4 millimeter te maken die ruim een terabit per seconde kunnen versturen. De cmos-chips hebben een werkspanning van 1,5V en moeten al in 2011 worden geproduceerd. De nanophotonics-technologie moet steeds verder krimpen. Eerst worden systemen ermee aan elkaar geknoopt, waarna interconnects tussen chips en ten slotte in 2016 interconnects binnen chips moeten volgen.

Reacties (15)

[CherandarGuard]

Dat is nog eens prachtige research van IBM. Ik ben benieuwd hoe lang het zal duren voor iets als dit zijn weg heeft gevonden naar de mainstream markt.
Ik kan me zo voorstellen dat de moederbord fabrikanten ook wel zitten te springen om iets dergelijks, zij hikken natuurlijk al jaren tegen de beperkingen van koper aan.

[mad_max234]

Dat is nog eens prachtige research van IBM. Ik ben benieuwd hoe lang het zal duren voor iets als dit zijn weg heeft gevonden naar de mainstream markt.
Ik kan me zo voorstellen dat de moederbord fabrikanten ook wel zitten te springen om iets dergelijks, zij hikken natuurlijk al jaren tegen de beperkingen van koper aan.

Mainstream markt heeft dit niet nodig, althans voorlopig niet. we hebben immers geen fysiek gescheiden systeem thuis staan die met elkaar verbonden hoeven te worden. Bij pc's die thuis staan zal de cores voor 99,999% in 1 systeem bevinden, sterker nog zal meestal zelf op het zelfde stukje silicium zitten dan de andere cores in het systeem.

Voor zo korte afstand tussen cores is koper nog lang toereikend en kunnen er relatief hoger snelheden behaald worden met koper, zolang de afstand maar klein blijft.

Edit/
Als ik het goed begrijp doet deze nieuwe optical interconectie het dus op 40Gbps? Dat kan koper ook nog, leuk proof of concept maar nog niet een verbetering tegenover de koper, zijn koper verbindingen die even hard gaan, namelijk ook 40gbps (20Ghz).

[Reactie gewijzigd door mad_max234 op 22 juli 2024 22:28]

[knirfie244]

Het is 40Gbps per kanaal, dat halen ze nu nog niet met LVDS, en de vraag is nog maar of dat in de toekomst wel gaat lukken, zij het over hele korte afstanden.

[mad_max234]

Dat kan ik niet vinden dat het per kanaal is, word gewoon gesproken over 40GBps als ze het over de verbinding hebben, spreken helemaal nergens over losse kanalen. Ook niet in alle voorgaande berichten hierover, althans kan het me niet herinneren en kan ook niks vinden.

Hier nog filmpje
http://www.youtube.com/wa...feature=player_embedded#!

Wat een groot voordeel is dat de optical lijnen geheel ruis vrij zijn, ontwerpen van pcb is daardoor veel simpeler dan dat je een hoge snelheid koperen printplaat moet maken, dat is een kunst apart om dat goed voor elkaar te krijgen.

[CherandarGuard]

Ik doelde op de interconnects tussen chips. Het lijkt mij dat dat ook op bv een moederbord toepasbaar is. Wanneer dat het geval is, wordt het in de mainstream markt interessant, lijkt mij.

[BadRespawn]

Als ik het goed begrijp doet deze nieuwe optical interconectie het dus op 40Gbps? Dat kan koper ook nog, leuk proof of concept maar nog niet een verbetering tegenover de koper, zijn koper verbindingen die even hard gaan, namelijk ook 40gbps (20Ghz).

"IBM wist chips van 4 bij 4 millimeter te maken die ruim een terabit per seconde kunnen versturen."

[Durandal]

Ik ben wel benieuwd hoe je dan je glasvezel op zo'n IC aan sluit (zowel in- als extern). Normaal smelten ze een draadje goud tussen een pootje en een pad op de chip. Gaat optisch niet helemaal werken denk ik.

[Shapeshifter]

Vaak wordt het signaal ingekoppeld via golfgeleiders (al dan niet met plasmonica), het doel is natuurlijk om op de chip optische interconnects te realizeren. Intel heeft hier trouwens ook wel aardig wat vooruitgang mee geboekt:

http://news.cnet.com/8301-11386_3-20011816-76.html

[Shapeshifter]

Grappig dat deze chip vorige week al even genoemd werd tijdens college (Nano-optics), lijkt me een mooi onderwerp om op af te studeren. Nu nog optische transistors bouwen zodat we kunnen schalen!

[Sissors]

Optische transistoren zijn voorlopig nog fundamenteel groter dan elektrische, simpelweg omdat ze van resonantie kringen gebruik maken, en de golflengte van het licht dat gebruikt wordt is stuk groter dan de afmeting van een normale transistor.

[Shapeshifter]

Ja, dat moet zeker doorontwikkeld worden. Echter kunnen we al wel structuren maken op nanometerschaal waar we licht mee kunnen manipuleren (geleiden, frequenties filteren e.d.), dus een optische transistor met kleine afmetingen is zeker geen onmogelijkheid. De frequenties waarmee elektromagnetische straling door deze structuren kan bewegen is afhankelijk van de dimensies en de dieelektrische constanten (dus de brekingsindex), hier kan Silicium mooi voor gebruikt worden (n ~ 4) wat als voordeel heeft dat we de bestaande infrastructuur kunnen gebruiken om straks optische chips te bakken...

[noudm]

Dit is een mooi staaltje research van IBM. De Exaflop berekening komt zo idd wel dichtbij. De chips gaan al in 2011 geproduceerd worden en hun plan is om in 2016 al chips intern op photo optical versies te laten werken.(ipv elektronen.)

[beascob]

race naar het beste / goedkoopste procedé ?
nu:
IBM "By adding just a few more processing modules to a standard CMOS fabrication flow, the technology enables a variety of silicon nanophotonics components, such as: modulators, germanium photodetectors and ultra-compact wavelength-division multiplexers to be integrated with high-performance analog and digital CMOS circuitry. "

en op 27-07-2010 in Intel toont goedkope chips voor optische dataverbindingen:
The 50Gbps link is akin to a "concept vehicle" that allows Intel researchers to test new ideas and continue the company's quest to develop technologies that transmit data over optical fibers, using light beams from low cost and easy to make silicon, instead of costly and hard to make devices using exotic materials like gallium arsenide. While telecommunications and other applications already use lasers to transmit information, current technologies are too expensive and bulky to be used for PC applications.

"This achievement of the world's first 50Gbps silicon photonics link with integrated hybrid silicon lasers marks a significant achievement in our long term vision of ‘siliconizing' photonics and bringing high bandwidth, low cost optical communications in and around future PCs, servers, and consumer devices"

Verschil tussen beide is m.i. dat intel de silicium route neemt en IBM voortborduurt op de huidige goed werkende productieprocessen?
Intel wil af van exotische materialen als germanium of gallium.

[Verwijderd]

Met alle gunstige temperatuursgevolgen van dien :-)

[Verwijderd]

Een ander voordeel zal zijn dat de "time to market" flink zal worden verlaagd, als een nieuwe chip uitkomt zal deze veel sneller zijn weg naar een product vinden.