Intel: egy lépéssel közelebb a szilícium-lézerhez
Jelentős tudományos áttörést értek el az Intel és a Kaliforniai Egyetem (Santa Barbara) kutatói, olyan chipet hoztak létre, amely képes lézersugarat kibocsátani. A technológia segítségével látványosan felgyorsítható a chipek közötti, vagy akár azokon belüli kommunikáció, bár a kereskedelmi forgalomban kapható termékekben legkorábban 5 év múlva mutatkozhat be -- véli Mario Paniccia, az Intel fotonikai kutatásokért felelős vezetője.
Szebb, jobb, olcsóbb
A fénysugarat már ma is széles körben használják adatátvitelre nagyobb távolságokon át, a számítógépeken belül azonban a technológia egyelőre nem terjedt el széles körben, mivel a fénysugár kibocsátásához és "elfogásához" használt alkatrészek nagyok, bonyolultak és drágák. Amennyiben azonban ezeket sikerülne szilíciumból elkészíteni, és a processzorokhoz vagy memóriachipekhez hasonló eljárással nagy tömegben gyártani, a technológia egycsapásra rendkívül olcsóvá válna, lehetővé téve a tömeges elterjedést.
A jelenlegi optikai kommunikációs készülékek alapvető szüksége, hogy a fényforrásként használt optikai szál tökéletesen illeszkedjen a lézersugárhoz, így a berendezések előállításának kétharmada a már kész eszköz finomhangolására, beállítására megy el. A szilíciumból készített lézerek előállítása lényegesen olcsóbb, hiszen a lézert tartalmazó chipbe csupán egy hornyot kell "vésni", amelybe az optikai szál gyorsan és problémamentesen behelyezhető. Jelenleg egy optikai adóvevő ára több száz dollárra is rúghat, szilíciumból elkészítve és legyártva ez pár dollárra, hosszabb távon néhány tíz centre lenne leszorítható.
Az olcsóság azonban nem minden. Az optikai kommunikáció előnyei az elektromos árammal szemben számosak, a két legfontosabb talán a kisebb fogyasztás és hőtermelés. Az optikai szálon utazó fotonok lényegesen kisebb hőt bocsátanak ki magukból, mint a rézvezetéken áramló elektronok. Emellett az optikai megoldások előnye, hogy lnagyságrendekkel több információ átvitelére képesek, mint a rézvezetékek, illetve az áramló adatok "lehallgathatatlanok". Az optika elméletben tehát minden területen győz a réz felett, azonban a berendezések előállítási költségei ma még horribilisek, részben a különleges anyagszükséglet miatt.
Indium-foszfid réteg a szilíciumon
A szilícium-alapú lézerekkel kapcsolatos legnagyobb nehézséget az jelenti, hogy a maga a szilícium rendes körülmények között nem jó optikai vezető. Az Intel és a Kaliforniai Egyetem kutatói azonban sikerrel vonták be egy szilíciumból készült lapka felületét a lézeres eszközökben remek optikai tulajdonságai miatt már régóta használt indium-foszfid (InP) réteggel. "Ez a hibrid eljárás megoldotta az utolsó nagy problémát" -- mondta Paniccia. "Mostmár megvan az összes építőelemünk." Az így létrejövő struktúrából a várakozások szerint egyetlen chipen akár több száz, vagy több ezer, elektromos áram hatására lézersugarat kibocsátó "kapu" hozható létre.
A szilícium-lézerek olyan kicsik lehetnének, hogy akár egy számítógépen belül is összekapcsolhatók lennének lézersugárral az alkatrészek, de akár egy chipen belül az egyes részegységek között is felgyorsítható lenne segítségükkel az adatátvitel. Az optikai kommunikáció nagyságrendekkel gyorsabb mint a vezetékes, különböző hullámhosszúságú jelek alkalmazásával pedig egy adott optikai vezetéken több adatsáv is továbbítható egyidejűleg, így az elérhető sávszélesség költséghatékonyan sokszorozható.
Másodpercenként 20-40 gigabit
Az Intel szerint az új optikai technológia elsőként a vállalati adatközpontokban mutatkozhat be, szerverek vagy tárolóeszközök összekapcsolására. Itt jelenleg is használnak optikai adatátvitelt, azonban "mindössze" 8-10 gigabites másodpercenkénti sávszélesség érhető el, csupán 40-50 centiméteres távolságra. Paniccia úgy véli, a szilícium-alapú lézerekkel könnyedén elérhető lesz a 20-40 Gbps sebesség, miközben az eszközök közötti távolság méterekre is nőhet. A lézerrel kommunikáló chipek azonban legkorábban az évtized végén, a jövő évtized elején kerülhetnek tömeggyártásba.
A kereskedelmi bevezetés előtt álló akadályok egyelőre számosak -- ismerte el Paniccia. Az egyik közülük, hogy az Intel által létrehozott kísérleti eszközök 38 Celsius fok feletti hőmérsékleten már nem működtek. John Bowers, az UCSB (University of California, Santa Barbara) professzora azonban kijelentette, már megtalálták a módját annak, hogyan csökkentsék az eszközök hőérzékenységét.