Луч света в компьютерном царстве

Кремниевая фотоника найдет применение на уровне системных плат и стоек. Свет будет использоваться для передачи данных между системами хранения, сетевыми устройствами и вычислительными системами. Оптический способ считается наиболее быстрым способом передачи данных, намного опережая по скорости передачу по медным проводам.

«Кремниевая фотоника станет элементом серверов нового поколения, для которых потребуются также более производительные сетевые системы, системы хранения данных и процессорные модули», — сказал Джастин Раттнер, технический директор Intel, выступая на открытии конференции Open Compute Summit.

К этой конференции Intel и производитель серверов Quanta Computer подготовили прототип серверной стойки, данные в которой передаются с помощью оптических модулей. В сервере используются изготовленные Intel «коммутаторы на кристалле», а также ее серверные процессоры семейств Xeon и Atom.

Созданная архитектура стойки с использованием кремниевой фотоники стала плодом более чем десятилетних усилий исследователей Intel Labs. Эта технология обеспечит передачу данных на скоростях до 100 Гбит/с. Повышение скорости передачи будет сопровождаться снижением энергопотребления по сравнению с передачей данных по медным проводам. Технология позволит также консолидировать источники питания и вентиляторы в центре обработки данных, что снизит затраты на комплектующие.

Исследования Intel направлены на разработку методов производства устройств (в том числе модуляторов и детекторов) , основанных на технологиях кремниевой фотоники. Сейчас корпорация создает модули, способные передавать данные со скоростью 100 Гбит/с. Небольшое число клиентов уже получили такие модули для тестирования.

Использование кремниевой фотоники может привести к пересмотру серверной архитектуры в принципе, полагает Раттнер. Благодаря повышенной пропускной способности, высокой скорости обработки и эффективности хранения данных серверы могут быть дезинтегрированы в несколько блоков в отдельных корпусах. Когда будет окончательно доработана инфраструктура кремниевой фотоники, архитектура серверов может измениться и более радикально.

Intel сотрудничает с Facebook в разработке серверных технологий нового поколения, которые позволят создать типовые строительные блоки с вычислительными, сетевыми ресурсами и ресурсами хранения. Широкополосные оптоволоконные соединения лягут в основу новых методов компоновки компьютерных стоек. Процессоры, коммутаторы и другие модули будут взаимодействовать для управления энергопотреблением, поддержки протоколов, балансировки нагрузки и установления связи для поддержки высокоскоростных протоколов обмена данными.

Решающее значение здесь будет иметь этап «внедрения кремниевой фотоники не только в качестве среды передачи данных на уровне стойки, но и вовне ее», считает Раттнер.

Intel уже использует волоконную оптику с разъемами Thunderbolt, которые, как и USB 3.0, применяются для передачи данных между хостами и периферийными устройствами. На недавней выставке CES в Лас-Вегасе компания Corning анонсировала кабели Thunderbolt Optical Cable, рассчитанные на передачу данных на расстояние до 100 метров.

«Intel весьма настойчиво внедряет кремниевую фотонику в центры обработки данных», — сказал Джейсон Ваксман, генеральный менеджер группы облачных платформ Intel. Он отметил, что не пройдет и пяти лет, как ее можно будет использовать, но точные сроки не указал.

Известно несколько прокотолов высокоскоростного обмена данными — InfiniBand, Ethernet и PCI-Express, напомнил Ваксман. Intel будет реализовывать технологию InfiniBand в своих процессорах, что позволит повысить скорость обмена данными на уровне процессора.

«Замена медных проводов на оптику — это вопрос времени», — сказал Дин Маккэррон, директор аналитической фирмы Mercury Research. — Мы станем свидетелями использования фотоники в коммуникационной структуре серверов».

В высокоскоростных сетях используются оптические технологии, и до сих пор пропускная способность серверов оставалась адекватной, отметил Маккэррон. Но чем больше данных передается по сетям, тем больше потребность в повышении скорости разъемов. Именно здесь и найдет свое место фотоника.

«Спрос на высокоскоростные межсоединения будет только расти, и необходимость перехода на фотонику очевидна», — заявил Маккэррон.

Поначалу практическая реализация технологии может потребовать больших затрат, кроме того, нужно будет разрабатывать протоколы, поддерживающие высокие скорости передачи данных.

«Со временем сигнальная система обмена данными достигнет очень высокой сложности, и переход к фотонике будет иметь прямой смысл, — подчеркнул Маккэррон. — Стимулом здесь будет возможность адекватной по затратам реализации высокоскоростных систем».