Служба новостей IDG, Сан-Франциско

Инженеры Intel предложили метод генерации непрерывного лазерного луча с помощью кремниевых компонентов. Таким образом, сделан еще один шаг на пути к созданию оптических внутренних соединений в будущих процессорах, серверах и ПК. Используя стандартные технологии производства микросхем, корпорация Intel разработала устройство, напоминающее транзистор, которое способно генерировать непрерывный световой поток.

«Световые волны могут переносить данные быстрее медных проводников, применяемых сегодня для организации соединений внутри микросхемы», — отметил директор лаборатории Intel Photonics Technology Lab Марио Паничча. Результаты исследований Intel в середине февраля были опубликованы на Web-сайте журнала Nature.

«Работа сейчас находится на уровне исследовательского проекта, но мы надеемся, что к концу десятилетия данная технология найдет практическое применение», — сообщил Паничча.

Помимо Intel другие представители отрасли, в частности корпорация IBM, также занимаются поиском альтернативных технологий и материалов, которые позволили бы в будущем повышать компактность элементной базы компьютерных систем, в основу работы которой положен принцип транзистора. Задача состоит в том, чтобы найти способы повышения производительности микросхем за счет уменьшения размеров компонентов чипов до уровня отдельных атомов. На нынешнем этапе дальнейшая миниатюризация транзисторов, как это делалось на протяжении десятилетий, превращается в чрезвычайно сложную задачу.

Один из способов повышения производительности микросхем, серверов и сетевых устройств заключается в замене электрического заряда, с помощью которого традиционно осуществлялся перенос данных, частицами светового излучения, или фотонами. Подобные технологии, относящиеся к области фотоники, уже давно и успешно применяются в сетевой отрасли, где волоконно-оптические материалы постепенно приходят на смену старым медным кабелям и начинают играть роль основного средства передачи сигналов по каналам связи большой протяженности.

Однако производство и использование волоконно-оптических материалов является сложным и дорогостоящим. Появление кремниевых элементов, способных генерировать световые волны, позволило бы решить вопросы стоимости, но кремний не может естественным образом излучать свет. В то же время существующие кремниевые устройства в состоянии выполнять функции каналов, по которым данные будут пересылаться в виде оптических сигналов.

Для того чтобы построить кремниевое фотонное устройство, в Intel решили использовать так называемый эффект Рамана. Когда вместе со слабым потоком данных в камеру поступает плотный пучок фотонов, эффект Рамана порождает вибрацию атомов внутри камеры с передачей фотонам энергии от потока данных. Подобный эффект можно применить для усиления сигнала, если организовать внутри камеры отражение вторичного источника света. В результате на другом конце волокна мощность потока данных увеличивается.

В Intel вот уже около года ведутся работы по изучению эффекта Рамана и кремниевой фотоники, но только недавно ее специалистам удалось преодолеть основное препятствие, мешавшее получению мощного лазерного луча.

Дело в том, что по своей природе кремний прозрачен для инфракрасных волн, и фотоны, проходящие через кремний, как правило, не встречают препятствий на своем пути. Но если два фотона одновременно ударяют в один и тот же атом кремния, из атома выбивается электрон. В результате мощность лазерного луча ослабляется, поскольку электроны поглощают фотоны усиленного сигнала.

Для устранения этого барьера инженеры Intel создали так называемое устройство PIN. Оно представляет собой многослойную структуру, состоящую из слоя положительно заряженного кремния, слоя кремния с нейтральным или внутренним зарядом и слоя отрицательно заряженного кремния.

Электрическое поле, генерируемое слоями с противоположным зарядом, очищает маршрут прохождения световой волны от свободных электронов. В результате на выходе из канала можно получить устойчивый лазерный луч, не теряющий своей мощности.