盡管專家們一直認同,PCB和處理器最終都需要光互連技術,但這項技術何時能實現(xiàn),以及該怎樣實現(xiàn)仍然未知。在ISSCC(國際電子電路研討會)上,與會者就光互連技術展開了深入探討。
如今,處理器性能不斷提升,然而落后的I/O能力,卻又使處理器的性能無法發(fā)揮極致。同樣,互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸能力正在以每10年100倍的速度增長,但處理器和光骨干網(wǎng)的互連技術并沒有增長得那么快。
“越來越多的證據(jù)表明,1 byte per flop(處理器端不發(fā)生數(shù)據(jù)停滯)將是2020年前制約處理器發(fā)展的主要局限。”來自斯坦福大學光學研究實驗室David Miller在ISSCC的圓桌會議上表示。
“現(xiàn)在光學正在變得越來越具吸引力,”會議主席、美國新思科技科學家John Stonick說,“但現(xiàn)在最大的問題是我們如何實現(xiàn)光學互連的商業(yè)化價值。”
來自NEC公司的光學專家Keishi Ohashi稱,光學技術的發(fā)展很可能延續(xù)硬盤發(fā)展老路——磁頭式硬盤通過將近二十年的時間才從實驗室走向商業(yè)化。
IBM研究院的光學專家Bert Offrein以IBM自己的光學互連研究為例。2008年,IBM曾利用光學互連技術制造了第一臺petaflop級服務器,2011年,其將光學互連技術應用到高端服務器Power P775中——這臺服務器使用56根光纖電纜,通過連接Avago的56個高性能光學收發(fā)器與IBM的CPU相連接。“盡管使用了收發(fā)器,但組成光學系統(tǒng)仍需要100步裝配步驟,”Offrein說,“這對于某些高性能系統(tǒng)來說還可以接受,但對于那些一般的服務器來說,則需要更簡單的方式。”
Offrein稱,制造商們正在試圖采用多種方法研究10Gb光互連技術,但至今仍為有量產型方案出現(xiàn)。未來,光互連層有可能是3D堆疊技術中的一層,但需要在基板上使用微機械鏡或波導管等技術,IBM等公司正在致力于這一領域的研究。
英特爾硅光子研究室的Mario Paniccia介紹了英特爾的研究進展,2011年,英特爾采用CMOS工藝設計了包含4個12.5Gb/s的光纖收發(fā)器,不過目前一切尚未完善。Paniccia說:“這項研究給予了我們信心,未來通過提升收發(fā)器速度或增加通道數(shù),傳輸速度有可能達到1Tb/s以上。”
“但現(xiàn)在仍有大部分問題沒有解決,比如連接技術要使用什么芯片級的連接器。”Paniccia說,“此外,在相同的傳速速率下,光傳輸要比電子傳輸消耗更多的能量。”最后,他表示:“我想,隨著應用程序對帶寬、距離或內容需求的增加,硅光子的應用會實現(xiàn)的。”
斯坦福大學的Miller說,目前Finisar和Luxtera等大多數(shù)的光學公司缺乏資金實力而不能肩負開拓硅光子研究領域的重任。但硅光子技術的研究有廣闊的空間和前景。
Miller說,目前還有很多解決光互連的技術,比如將鍺用于嵌入光源的芯片,從而規(guī)避了使用硅材料帶來的熱效應,又或者將整合了光子調節(jié)器的外部光源技術用于芯片等。
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