En el marco de Intel Labs Day, la compañía ha destacado los avances tecnológicos líderes en la industria sobre la visión de integrar la fotónica con el silicio de bajo coste y alto volumen a largo plazo. Estos avances representan un progreso crítico en el campo de las interconexiones ópticas, que abordan los crecientes desafíos en torno al escalamiento del desempeño de la entrada/salida (E/S) eléctrica a medida que las cargas de trabajo de datos abruman cada vez más el tráfico de la red en los centros de datos. De este modo, Intel ha demostrado avances en bloques de construcción de tecnología clave, incluida la miniaturización, preparando así el camino para una integración más estrecha de las tecnologías ópticas y de silicio.
“Nos acercamos a una pared de energía de E/S y a una brecha en el ancho de banda de E/S que dificultará dramáticamente el escalamiento del rendimiento. El progreso tan rápido que Intel está haciendo en la fotónica integrada permitirá a la industria reimaginar completamente las redes de centros de datos y las arquitecturas que están conectadas por la luz. Ya hemos demostrado todos los bloques de construcción de tecnología óptica crítica en una plataforma de silicio, estrechamente integrada con el silicio CMOS. Nuestra investigación sobre la estrecha integración de la fotónica con el silicio CMOS puede eliminar sistemáticamente las barreras a través de las limitaciones de coste, energía y tamaño para llevar el poder transformador de las interconexiones ópticas a los paquetes de servidores”. – James Jaussi, senior principal engineer and director of PHY Lab, Intel Labs
Las nuevas cargas de trabajo centradas en los datos crecen cada día dentro del centro de datos, con un movimiento de datos cada vez mayor de un servidor a otro que está agotando las capacidades de la infraestructura de la red actual. En este sentido, la industria se está acercando rápidamente a los límites prácticos del rendimiento de las E/S eléctricas. A medida que la demanda de ancho de banda para el cómputo sigue aumentando, las E/S eléctricas no están escalando para mantener el ritmo, lo que resulta en un “muro de potencia de E/S” que limita la potencia disponible para las operaciones de cómputo. Llevando E/S ópticas directamente a nuestros servidores y a nuestros paquetes, podemos romper esta barrera, permitiendo que los datos se muevan más eficientemente.
Durante este encuentro, Intel ha demostrado un progreso clave en los bloques de construcción de tecnología crítica que son fundamentales para la investigación fotónica integrada de la compañía. Estos bloques de construcción de tecnología, que incluyen generación de luz, amplificación, detección, modulación, circuitos de interfaz de semiconductores de óxido metálico (CMOS) complementarios e integración de paquetes, son esenciales para lograr la fotónica integrada. Un prototipo que se mostró en el evento presentaba un estrecho acoplamiento entre la fotónica y las tecnologías CMOS, sirviendo como prueba de concepto de la futura integración completa de la fotónica óptica con el núcleo de silicio computacional. Asimismo, la compañía ha mostrado moduladores de microanillos que son 1000 veces más pequeños que los componentes tradicionales. El gran tamaño y el coste de los moduladores de silicio convencionales han sido una barrera para llevar la tecnología óptica a los paquetes de servidores, que requieren la integración de cientos de estos dispositivos. De este modo, estos resultados combinados allanan el camino para el uso extendido de la fotónica de silicio más allá de las capas superiores de la red hasta el interior del servidor y en los futuros paquetes de servidores.
Durante Intel Labs Day, se han mostrado los bloques de construcción de tecnología clave:
- Moduladores de microanillos: Los moduladores de silicio convencionales ocupan demasiada área y son costosos de colocar en los paquetes de circuitos integrados. Al desarrollar los moduladores de microanillo, Intel ha miniaturizado el modulador por un factor de más de 1000, eliminando así una barrera clave para integrar la fotónica de silicio en un paquete de computación.
- Fotodetector de silicio entero: Durante décadas, la industria ha creído que el silicio prácticamente no tiene capacidad de detección de luz. Sin embargo, Intel ha mostrado investigaciones que demuestran lo contrario. El bajo coste es uno de los principales beneficios de este avance.
- Amplificador óptico semiconductor integrado: Al centrarnos en reducir el consumo total de energía, los amplificadores ópticos de semiconductores integrados son una tecnología indispensable, hecha posible con el mismo material utilizado para el láser integrado.
- Láseres integrados de múltiples longitudes de onda: Mediante una técnica llamada multiplexación por división de longitudes de onda, se pueden utilizar longitudes de onda separadas del mismo láser para transmitir más datos en el mismo haz de luz. Esto permite que se transmitan datos adicionales a través de una sola fibra, aumentando la densidad del ancho de banda.
- Integración: Al integrar estrechamente la fotónica de silicio y el silicio CMOS a través de técnicas avanzadas de embalaje, podemos obtener tres beneficios: menor potencia, mayor ancho de banda y menor número de pines. Intel es la única compañía que ha demostrado integrar láseres de múltiples longitudes de onda y amplificadores ópticos semiconductores, fotodetectores totalmente de silicio y moduladores de microanillos en una única plataforma tecnológica estrechamente integrada con el silicio CMOS. Este avance en la investigación prepara el camino para la escalada de la fotónica integrada.
La investigación de la fotónica integrada ha supuesto un progreso significativo hacia el ambicioso objetivo de Intel, iniciado hace muchos años, de aprovechar la luz como base de la tecnología de conectividad. Esta nueva investigación abre muchas posibilidades, incluyendo futuras arquitecturas más desagregadas, con múltiples bloques funcionales como ordenadores, memoria, aceleradores y periféricos repartidos por toda la red e interconectados mediante óptica y software en enlaces de alta velocidad y baja latencia.
