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IBM硅光子技术取得重大突破 可大幅提升芯片数据传输性能

发布日期:2015-07-06

    IBM公司日前宣布在硅光子技术开发领域实现了重大突破,**技术可以使硅芯片在未来计算系统中,利用光脉冲取代电子信号来传输数据,大幅提升数据传输速度与距离。


    这是IBM工程师**完成设计与测试完全整合的波长多工硅光子芯片,而且很快就可用于100Gb/s光收发器的生产,未来将可让数据中心拥有更高的数据传输率及频宽,以应对云计算及大数据应用的需求。


    IBM研究院**副总裁兼总监Arvind Krishna表示:“大数据和云服务推动计算能力的需求不断增长,将硅光子技术广泛应用于商业领域将能够帮助半导体行业满足该需求。正如光纤技术通过快速的数据传输,从而改造了电信行业并为消费者造福一样,通过光脉冲来替代电子信号的潜能令我们感到兴奋。这项技术旨在提高未来计算系统的速度和能效,同时能让客户从大数据中实时获得洞察。”


IBM半导体技术的突破性发展


    硅光子使用小型光元件来传送光脉冲,可在服务器、大型数据中心和超级计算机中的芯片之间以极高的率传送大量数据,突破数据流量拥塞及传统昂贵的网路互联技术的限制。IBM的突破性发展是运用100纳米以下的半导体技术,在单一硅芯片上整合光元件与电子回路


    IBM硅光子芯片舍弃传统的铜线,取而代之的是将4种不同颜色的光线包在一条光纤中,在运算系统内部或系统之间传送数据。运用此技术的收发器预估在一秒内可以分享6300万条推特贴文或600万张图片,或是在两秒内下载一部高清数字电影。


    技术行业正在迈入全新计算时代。在这个新时代,需要IT系统和云计算服务能够在数据中心、尤其是在云计算服务之间实时处理和分析海量的大数据。这将需要数据在系统组件之间快速传输,而不能出现拥塞。硅光子技术能够显著减少系统中和计算组件之间的数据瓶颈,从而加快响应速度并从大数据中加速获取洞察。


    IBM新成立的CMOS整合纳米光子技术部门提供整合光与电子元件的经济**的硅光子解决方案及单一硅芯片上的光纤封装架构。代工厂也使用标准化的硅片制程,将有助于本技术的商业化。


    硅光子技术利用了光通信的独特属性,包括在相隔数公里的两点间高速传输数据以及通过在单一光纤中叠加多个光色来显著增加可以承载的数据量等,同时仍能维护低功耗。这些结合起来的特征将使数据在计算机芯片与服务器、超级计算机和大型数据中心的机柜之间快速传输,从而解决当代互联技术带来的数据流量拥塞问题。


硅光子将改变未来数据中心


    通过光脉冲在光纤中传输信息时,光互联将成为当代计算系统及下一代数据中心不可或缺的组件。计算机的硬件组件,无论是相隔几厘米还是数千米,都将能够使用此类互联技术彼此之间高速开展**无缝的通信。


    从社交媒体公司、到金融服务机构、再到大学院校,这种分散灵活的数据中心设计将帮助诸多客户降低场地和能源成本,同时提高性能和分析能力。


    迄今为止,数据中心部署的光互联解决方案大都基于垂直腔面发射激光器(VCSEL)技术,通过多模光纤来传输光信号。随着企业日益需要延长端口间的数据传输距离并加快传输速度,例如为了交付云服务,他们必须要开发经济**的单模光互联技术来解决多模VCSEL链路所固有的带宽距离问题。


    IBM CMOS整合纳米光子技术提供经济的解决方案来扩展光链路的数据传输距离与速率。光收发器的所有关键组件,无论是电气组件还是光学组件,均可通过单片方式结合在单一硅片上,从而满足标准硅片制造工艺的要求。


    位于美国纽约、瑞士苏黎世及IBM系统与科技部的工程师们已经证明面向数据中心互联的参考设计*多可跨越2,000米来传输数据。该芯片可使用激光器的4个“颜色”来高速传输和接收数据——每个“颜色”均作为独立的25Gb/s光信道运行。在完整的收发器设计中,可以对上述4条信道实施片上波长多工处理,从而在双芯单模光纤上提供100Gb/s的聚合带宽,借此**限度地降低数据中心现有光纤设备的成本。


    十多年来,IBM研究院在硅光子开发领域始终处于****水平,从2006年开始持续推出一系列的重大技术成果。为了满足云和大数据系统的新兴需求,IBM已宣布投资30亿美元来克服芯片技术的局限性,硅光子就包含在其诸多努力之中。


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