N
ell’era dello streaming
multimediale Full HD, dell’In-
ternet delle cose, dei social
network e dei ‘Big Data’,
pare non esserci limite alla
quantità di informazioni rac-
colte, trasferite e analizzate,
praticamente in tempo reale,
nei sistemi di elaborazione
dei fornitori di connettività e
delle grandi aziende. E se le
fibre ottiche hanno oramai
da decenni provato la loro
superiorità (specie in termi-
ni di capacità e attenuazio-
ne) nel trasferimento dati su
scala geografica, i vantaggi
della fotonica sull’elettroni-
ca stanno facendosi sentire
anche su scala più piccola,
dalle connessioni dei server
nei data center fino alle co-
municazioni a livello di chip
tra processori e memorie.
Trasportare fotoni invece
che elettroni comporta tut-
ta una serie di vantaggi in
termini di banda utile, dis-
sipazione termica e ingom-
bro fisico delle connessio-
ni. Nelle server farm, il solo
passaggio dai relativamen-
te ingombranti cavi PCI-E
alle più snelle fibre ottiche
permetterebbe di migliora-
re la ventilazione dei rack
di server con conseguente
riduzione delle spese di raf-
freddamento, una delle voci
più importanti nella gestione
di queste strutture.
Lo scorso settembre
ha
annunciato il lancio del nuo-
vo standard di interconnes-
sione ottica MXC a 1,6 Tbps
pensato proprio per l’otti-
mizzazione dell’architettura
dei data center. La chiave
dell’offerta di ‘silicon photo-
nics’ del colosso di Santa
Clara sta nell’integrazione
di laser e modulatori elettro-
ottici direttamente sui chip in
silicio.
Al momento sono state rea-
lizzate schede che combina-
no quattro unità da 25 Gbps
per un totale di 100 Gbps,
ma l’obbiettivo è quello di
raggiungere 1,6 Tbps su
tratte della lunghezza mas-
sima di 300 metri in fibra ot-
tica ClearCurve. Una sola
connessione di questo tipo
potrebbe sostituire dieci o
più cavi PCI-E con notevole
miglioramento della ventila-
zione dei rack.
L’aspetto termico gioca un
ruolo fondamentale anche
nel mantenimento della
legge di Moore: il numero
massimo di dispositivi che
ha senso incorporare in un
package è determinato, oltre
che dal numero di contat-
ti collocabili sulla superficie
del chip, anche dal limite
con cui il calore generato
può essere rimosso. Il ri-
corso a una rete di connes-
sione fotonica all’interno del
chip permette di ridurre dra-
sticamente la produzione di
calore, oltre che guadagna-
re in termini di immunità al-
la diafonia.
è stata una
delle prime aziende a pro-
porre una soluzione, già nel
2010, ai problemi di integra-
zione della fotonica nei pro-
cessi commerciali CMOS.
L’aggiunta di alcuni modu-
li alla linea di produzione
Cmos da 90 nm ha reso
possibile incorporare diret-
tamente sul chip in silicio
componenti fotonici come
rivelatori, modulatori e mul-
tiplatori a divisione di lun-
ghezza d’onda.
Un più recente, importan-
te, passo avanti per la foto-
nica su silicio è stato fatto
nell’ambito del progetto PO-
EM (Photonically Optimized
Embedded Microprocessor),
finanziato alle istituzioni sta-
tunitensi
e
che
si prefigge di costruire un si-
stema processore-memoria
completamente fotonico. I
ricercatori dell
, del
e di
che partecipano al progetto,
hanno pubblicato lo scorso
agosto due articoli su Op-
tics Letters che dimostrano
come realizzare modulato-
ri elettro-ottici con processi
standard Cmos SOI (Silicon
on Insulator, in particolare lo
stesso processo a 45 nn im-
piegato dai processori IBM
Power7 e Cell) e Cmos Bulk
(adottato dai produttori di
memorie Dram).
Nonostante una vera e pro-
pria interconnessione otti-
ca tra CPU e memoria sia
ancora di là da venire, la
rilevanza dell’innovazione
proposta risiede nel ricor-
so a processi produttivi non
modificati correntemente im-
piegati dall’industria dei se-
miconduttori per integrare,
già oggi, modulatori ottici su
chip allo stato dell’arte.
EON
ews
n.
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-
novembre
2013
3
M
assimo
G
iussani
T
erza
P
agina
Dalle connessioni in fibra tra server alle
comunicazioni ottiche integrate su CPU e
memorie: la fotonica migra sul silicio
Fotonica
su silicio
Foto Micron
