Intel prokázal, že světelné paprsky mohou v budoucích počítačích nahradit elektronické signály

Společnost Intel jako první na světě vytvořila komplexní fotonové propojení za použití integrovaných laserů. Tato novinka by mohla znamenat revoluci v designu počítačů, významný nárůst výkonu a ještě vyšší úspory elektrické energie

  • Intel Labs vytvořila první optické datové propojení na křemíkovém základě za použití integrovaných laserů a technologie Hybrid Silicon Laser.
  • Experimentální čip je s to přenášet data rychlostí 50 miliard bitů za sekundu (50Gbps). Výzkumní pracovníci nyní usilují o dosažení ještě vyšší rychlosti.
  • Vysokorychlostní optická komunikace postavená na této technologii by mohla vést k radikální proměně tradičního navrhování a konstrukce počítačů: od netbooků až po superpočítače.
  • Firmy se serverovými farmami nebo datovými středisky se budou moci vyhnout „kalamitám“ a zároveň budou moci dosáhnout významných provozních úspor zejména v oblasti místa a energie, neboť četné kabely bude možné nahradit jedním optickým vláknem.

Společnost Intel dnes oznámila významný pokrok ve snaze nahradit elektrony při přenosu dat v počítačích. Vyvinula prototyp, jenž představuje první optické datové propojení s integrovanými lasery. Spojení dokáže přenášet data na delší vzdálenosti a mnohem rychleji než stávající měděná technologie, a to až rychlostí 50Gbps. Při takové rychlosti by bylo možné během jediné sekundy přenést celý film v HD kvalitě.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek

Dnešní počítačové komponenty jsou vzájemně propojeny buď měděnými kabely, nebo stopami na deskách s tištěnými spoji. Vzhledem ke znehodnocování signálu, k němuž dochází při použití kovů, jako je měď, k přenosu dat, mají tyto spoje omezenou maximální délku. Toto omezení se projevuje v designu počítačů, kdy je třeba, aby procesory, paměť a další komponenty byly umístěny co nejtěsněji vedle sebe. Dnes zveřejněná novinka je dalším krokem k tomu, aby tato spojení byla nahrazena velice tenkými a lehkými optickými vlákny, která zvládnou přenos dat na podstatně delší vzdálenost. Tím se zásadně změní způsob, jímž budou navrhovány počítače budoucnosti, a rovněž to bude mít dopad na architekturu budoucích datových středisek.

Klepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázek 

Technologie Silicon Photonics najde uplatnění napříč počítačovým odvětvím. Například s takto vysokou přenosovou rychlostí si lze představit 3D domácí obrazovku o velikosti celé zdi pro domácí zábavu nebo videokonferenci, kde bude rozlišení tak veliké, že budete mít pocit, jako kdyby byli herci nebo členové rodiny v pokoji s vámi. V budoucích datových střediscích nebo superpočítačích se možná dočkáme toho, že komponenty budou rozloženy po celé budově nebo možná celém kampusu, budou mezi sebou vysokou rychlostí komunikovat a nebudou již omezeny těžkými měděnými kabely omezené kapacity a dosahu. Uživatelé datových středisek, například firmy provozující vyhledávače, poskytující služby cloud computing nebo finanční datová střediska, budou s to zvýšit výkon, schopnosti a uspořit významné náklady na prostor a energie. Z novinky budou profitovat i vědci, kteří mohou stavět výkonnější superpočítače, jež jim umožní řešit největší problémy světa.

Justin Rattner, technický ředitel společnosti a ředitel divize Intel Labs, představil novou technologii na konferenci Integrated Photonics Research, která se konala v kalifornském Monterey. Představený 50Gbps link je něco na způsob „automobilového konceptu“, který výzkumným pracovníkům společnosti Intel umožní testování nových nápadů a pokračování ve snahách společnosti vyvinout technologie, které budou skrze optické kabely přenášet data levně a snadno za pomoci světelných paprsků, na rozdíl od drahých a těžce dostupných vzácných materiálů, jako je galliumarsenid. V telekomunikacích a dalších odvětvích jsou lasery používány k přenosu informací již dnes, nicméně stávající technologie jsou příliš nákladné a objemné na to, aby bylo možné je použít v osobních počítačích.

„Tento úspěch, kdy se vůbec poprvé podařilo vybudovat vysokokapacitní propojení na bázi technologie Silicon Photonics za pomoci hybridních silikonových laserů, představuje významný krok na cestě k realizaci naší dlouhodobé vize. Společnost Intel věří v ,silikonizaci‛ fotoniky a zpřístupnění vysokokapacitní a levné komunikace formou optických vláken pro osobní počítače, servery a uživatelská zařízení budoucnosti,” konstatoval Justin Rattner.

Prototyp 50Gps Silicon Photonics Link je výsledkem několikaletého výzkumu, během něhož bylo dosaženo hned několika světových prvenství. Prototyp sestává z křemíkového vysílače a přijímacího čipu, přičemž obě tyto jednotky obsahují všechny nezbytné stavební prvky vyvinuté v rámci výzkumu společnosti Intel: nechybí zde například hybridní křemíkový laser (Hybrid Silicon Laser) vyvinutý ve spolupráci s Kalifornskou univerzitou v Santa Barbaře v roce 2006, ani vysokorychlostní optické modulátory a fotodetektory, které byly představeny v roce 2007.

Vysílací čip obsahuje čtyři takové lasery a jejich světelné paprsky směřují do optického modulátoru, který na ně kóduje data rychlostí 12,5 Gbps. Tyto čtyři paprsky se následně sloučí, a výstup na jedno jediné optické vlákno tedy činí 50 Gbps. Na druhém konci spojení přijímač čtyři optické paprsky rozdělí a přesměruje na fotodetektory, které zajistí zpětnou konverzi dat do elektrických signálů. Oba čipy jsou vyráběny za pomoci nízkonákladových výrobních postupů běžně používaných v počítačovém odvětví. Výzkumní pracovníci společnosti Intel již teď pracují na zvýšení počtu laserů na jeden čip, což by umožnilo v budoucnu vytvořit propojení s terabitovou kapacitou – při takovém propojení by bylo možné celý obsah běžného notebooku překopírovat během jediné sekundy.

Tento výzkum probíhá nezávisle na výzkumu technologie Light Peak, ačkoliv jsou oba součástí I/O strategie společnosti Intel. Light Peak je snaha společnosti Intel v blízké budoucnosti použít optické spojení o rychlosti 10 Gbps v běžných počítačích. Výzkum Silicon Photonics je zaměřen na využití integrace křemíku za účelem snižování ceny, zajištění co největších datových přenosů a jeho širokého využití. Dnešní úspěch posouvá Intel opět o něco blíž k tomuto cíli.

Témata článku: Počítačové komponenty, Peak, Domácí použití, Vlákno, Kabelové spojení, Světelný rok, Vysoký dosah, Santa Barbara, Kalifornská univerzita, Propojení, Elektron, Budoucí superpočítač, Budoucí krok, Justin, Omezená kapacita, Notebooky levně, Jediný kabel, Jediný prototyp, Datový signál, Tištěný spoj

Aktuální číslo časopisu Computer

Otestovali jsme 5 HDR 4K televizorů

Jak natáčet video zrcadlovkou

Vytvořte si chytrou domácnost

Radíme s koupí počítačového zdroje