Fujitsu Laboratories Limited خبر از توسعه لیزر سیلیکونی یکپارچه جدیدی داده است که از چهار طول موج برای انتقال داده در فرستنده /گیرنده های نوری که از فتونیک های سیلیکونی بهره می گیرند، استفاده کرده و راه را برای افزایش سرعت ارتباطات داخل پردازنده ها باز می کند.
یکی از راه های موثر برای افزایش حجم داده های انتقالی، استفاده از چند سیگنال با طول موج های متفاوت بر روی یک فیبر نوری است. در فتونیک های سیلیکونی تشدید کننده های حلقوی با اندازه های متفاوتی برای تولید سیگنال های با طول موج های مخلتف به کار گرفته می شود. گرچه نگهداری فضای دقیق میان هر طول موج به دلیل وجود انحراف هایی در فرآیند تولید و همین طور نوسانات دمایی به سختی ممکن است .همچنین برای جبران افت سیگنال ها که در هنگام تسهیم و یکسان سازی سیگنال ها رخ می دهد، باید از سیگنال هایی با قدرت بالا استفاده شود. فوجیتسو در استفاده از شفافیت تناوبی تشدیدکننده های حلقوی برای تولید طول موج های یک شکل و با فضایی گسترده به موفقیت دست یافته است. همچنین استفاده از فناوریهایی که به دقت چند مولد موج سیلیکونی و تقویت کننده های نوری را به دقت به هم متصل کند از میزان افت کاسته و به قدرت های بیشتری در خروجی منجر می شود. سیلیکون یکپارچه تولید شده می تواند چهار طول موج را با فواصل ۱۲+/- ۰.۵ نانومتری و خروجی بیش از ۵ دسی بل تولید کند.
این فناوری راه را برای ارتباطات سریع تر میان اجزای داخلی پردازنده ها که عنصری کلیدی در کامپیوتر های نسل آینده چون ابرکامپیوتر های Exaflops و سرور های پیشرفته محسوب می شود ، هموار می کند. جزئیات این فناوری در کنفرانس فیبر نوری (OFC/NFOEC 2013) که از هفده تا بیست و یکم ماه مارس در آناهایم کالیفرنیا برگزار شد، به اطلاع عموم رسید.
پیشینه
در سال های اخیر، و در طی هر هجده ماه، سرعت ابرکامپیوتر ها و سرورها به دو برابر افزایش پیدا کرده است. با چنین سرعتی، تا حدود سال ۲۰۱۸، نیاز به فناوری های جدیدی برای انتقال داده خواهد بود که از سرعت های ورودی و خروجی ترابیتی در هر ثانیه پشتیبانی کنند. در نتیجه؛ نظرها به استفاده از فناوری های نوری در ارتباطات میان اجزای داخلی پردازنده ها جلب شد. و اخیرا توجهات بر روی توسعه فناوری فتونیک سیلیکونی که امکان استفاده از فرستنده /گیرنده های کوچک که امکان یکپارچگی آسان اجزای نوری و الکترونیکی را فراهم می آورند، متمرکز شده است.
چالش های تکنولوژیکی
تسهیم، که در طی آن چند سیگنال نوری، با طول موج های مختلف ، به یکدیگر پیوسته و بر روی یک فیبر نوری انتفال داده می شود، روشی مناسب و موثر برای انتقال داده های حجیم میان پردازنده هاست. به همین سبب ، تسهیم برای سازگاری با فتونیک های سیلیکونی تطابق داده شده است. این کار عمدتا به وسیله یک تشدید کننده حلقوی ، که از حلقه های با اندازه متفاوت برای تولید هر طول موج بهره می گیرد(کانال های یک تا چهار) انجام می شود. محیط هر یک از حلقه های تشدید کننده ، طول موج تولیدی توسط آن را تخمین می زند اما انحرافات بوجود آمده در فرآیند تولید عموما سبب تولید طول موج های متفاوت اما با فضای میانی غیر یکسانی می گردد.
هنگامی که فضای بین طول موج های مختلف کم شود، نوسانات دمایی می توانند بر آن ها تأثیر گذارده و تمییز طول موج ها از یکدیگر را دچار مشکل سازند. علاوه بر این استفاده از مدارهای خاص برای تنظیم دما و کاستن از میزان این اثر، سبب می شوند تا پیچیدگی تشدید کننده ها باز هم بیشتر شود. علاوه بر نیاز به دقت بسیار بالا، سیگنال ها باید از قدرت کافی برای غلبه بر افت های احتمالی نیز برخوردار باشند.
فناوری جدید فوجیتسو راهی یافته است تا با استفاده از مشخصه شفافیت تناوبی موجود در تشدید کننده ها ، طول موج های مختلف و سازگاری را تولید نماید. فوجیتسو فناوری جدیدی را نیز توسعه داده است که به ایجاد اتصالات دقیق میان مولد جای موج ها و تقویت کننده های نوری کمک کرده و از میزان این افت سیگنال بکاهد.
این فناوری به تولید لیزر سیلیکونی یکپارچه ای می انجامد که فضای خالی میان طول موج های مختلف در آن به ۱۲+/- ۰.۵ نانومتر و قدرت هر سیگنال به ۵ دسی بل می رسد.
مشخصه های این فناوری به شرح زیر هستند:
- کنترل میزان نوسانات طول موج ها
- جبران میزان افت سیگنال ها با استفاده از تقویت کننده های نوری
نتیجه
با استفاده از این فناوری برای یکپارچه سازی فرستنده/ گیرنده های نوری متفاوت بر روی تراشه ای یکسان، امکان کوچک کردن فرستنده های نوری به اندازه کافی برای به کارگیری در پردازنده ها به منظور ارسال حجم عظیم داده ها با نرخ ترابیتی بوجود خواهد آمد. این فناوری را می توان گام بزرگی برای بالاتر بردن کارآیی و بهبود عملکرد کامپیوترهای نسل آینده چون ابرکامپیوتر های اگزا فلاپز (که امکان انجام ۱۰ به توان ۱۸ عملیات در هر ثانیه را دارند) و سرورهای پیشرفته بوجود خواهد آمد.
برنامه های آتی
Fujitsu Laboratories در حال توسعه یک فرستنده نوری سازگار با تسهیم طول موج است که از فتونیک های سیلیکونی استفاده کرده و با یکپارچه سازی آن با فناوری جدید ، قصد تولید محصولاتی با ابعاد کوچک را دارد. علاوه بر این، شرکت تمام تلاش خود را برای بهبود این فناوری که می تواند امکان ساخت پردازنده هایی که قادر به انتقال ترابیتی داده ها هستند ، بوجود آورد، به کار خواهد بست.
