211service.com
Intel's laserchips kunnen datacenters beter laten werken
Intel hoopt het computergebruik veel efficiënter te maken door een technologie te introduceren die conventionele koperen datakabels vervangt door snellere optische datalinks. De doorbraak vereiste dat Intel lasers en andere optische componenten op siliciumchips monteerde, die meestal alleen elektronische signalen verwerken.
Duidelijke verbinding: Deze optische vezels, ClearCurve genaamd, zijn ontwikkeld door Corning en Intel om koperen kabels te vervangen en gegevens sneller te verplaatsen. De siliciumwafel op de achtergrond is voorzien van een patroon met chips die elektrische en optische signalen kunnen omzetten.
De eerste versie van wat Intel zijn siliciumfotonica-technologie noemt, kan gegevens verzenden met snelheden van 100 gigabit per seconde langs een kabel met een diameter van ongeveer vijf millimeter. Intel zal het aanbieden voor gebruik met het verbinden van servers in datacenters, waar het de plaats kan innemen van PCI-E-datakabels die gegevens vervoeren met maximaal acht gigabit per seconde en netwerkkabels die op zijn best 40 gigabit per seconde kunnen halen. De nieuwste versie van de USB-standaard die gebruikelijk is in consumentengadgets, kan gegevens verplaatsen met slechts vijf gigabit per seconde.
We lanceren dit in massaproductie en Intel heeft besloten een aanzienlijke investering te doen, zegt Mario Paniccia, die jarenlang het siliciumfotonica-onderzoek van Intel heeft geleid en nu aan het hoofd staat van de groep die het op de markt brengt. We hebben veel klanten. Toekomstige versies van de technologie zijn bedoeld om buiten datacenters te verschijnen, misschien in consumententoepassingen.
De technologie van Intel kan de kosten van het runnen van een datacenter aanzienlijk verlagen: de grote computerclusters die gegevens verwerken, apps uitvoeren en websites hosten. Dat komt omdat een van Intel's nieuwe optische kabels 10 of meer van de relatief omvangrijke PCI-E-koperkabels kan vervangen die servers verbinden die op hetzelfde rack zijn gestapeld. Die kabels belemmeren de luchtstroom die wordt gebruikt om servers te koelen. Datacenters variëren in efficiëntie, maar het is typisch dat koeling ongeveer de helft van de kosten van een datacenter uitmaakt.
Intel's silicium-fotonica-technologie kan ook worden gebruikt om conventionele Ethernet-netwerkkabels te vervangen. Het zou bedrijven in staat kunnen stellen om de gevestigde manieren van het organiseren van computers in datacenters te heroverwegen.
Intel heeft een kleine printplaat ontwikkeld die aan een server kan worden toegevoegd om deze te upgraden naar optische technologie. Het belangrijkste onderdeel ervan is een compacte module met een of meer siliciumchips (Intel wil niet zeggen hoeveel) die heen en weer kunnen converteren tussen de elektronische signalen van een computer en optische signalen die door een vezel kunnen reizen. Onder de optische componenten in de chips bevinden zich vier siliciumlasers die elk gegevens kunnen streamen met een snelheid van 25 gigabit per seconde. Een kaart kan meer dan één van die optische chips bevatten, afhankelijk van hoeveel bandbreedte er nodig is. Intel werkte samen met Corning, vooral bekend van het uitvinden van het Gorilla Glass dat in veel mobiele apparaten wordt gebruikt, om nieuwe connectoren en kabels te ontwikkelen om de nieuwe optische borden met elkaar te verbinden.
De huidige vorm van de technologie is gevormd door feedback van bedrijven, waaronder Facebook, Microsoft en cloudhostingbedrijf Rackspace, waarvan sommigen hebben toegezegd de technologie te gebruiken, zegt Paniccia. Prijzen en beschikbaarheid van de technologie zijn niet aangekondigd, maar het zou een aanzienlijke nieuwe inkomstenstroom voor Intel kunnen creëren. In 2012 werden in totaal 8,1 miljoen servers wereldwijd verscheept, volgens IDC , en veel bedrijven zoals Amazon, Apple en Facebook investeren zwaar in datacenters (zie Inside Facebook's Not-So-Secret New Data Center).
Intel werkt ook samen met operators van extreem krachtige computerclusters en supercomputers, waaronder niet-gespecificeerde Amerikaanse overheidsinstanties. Van inlichtingendiensten zoals de National Security Agency en de CIA is bekend dat ze krachtige computers gebruiken voor het verwerken en analyseren van gegevens die door middel van surveillance zijn verzameld.
Tegenwoordig zijn servers op zichzelf staande computers met processors, geheugen en opslag die zich in een enkele laag van een serverrek bevinden. De bandbreedteboost van siliciumfotonica maakt het mogelijk om in plaats daarvan een hele laag van een rack te vullen met processors, een andere met geheugen en een derde met opslag. Dat kan upgrades sneller maken en helpen om beter gebruik te maken van koeling door het te richten op de componenten die het het meest nodig hebben, zegt Pannicia.
Sommige partners van Intel overwegen een extremere versie van die aanpak. Het zou zien dat geheugen, processors en gegevensopslag in volledig gescheiden kasten worden bewaard, allemaal verbonden met optische verbindingen. Dat zou verdere verbeteringen in onderhoud en koeling mogelijk maken. Het kan er ook voor zorgen dat geheugen wordt gevirtualiseerd, zodat het dynamisch wordt toegewezen aan software en servers als dat nodig is, een efficiëntere benadering dan gebonden te zijn aan specifieke servers.
Andy Lawrence, vice-president onderzoek voor datacentertechnologieën bij 451 Group, een analistenbureau, zegt dat de grootste impact van de optische doorbraak zal zijn op het ontwerp van datacenters. Exploitanten van datacenters worden niet bepaald beperkt door de bestaande kopertechnologie, maar ze zijn zeer beperkt in hoe ze hun apparatuur inrichten [en] hun datacenters ontwerpen, zegt hij. Siliciumfotonica moet ontwerpers bevrijden.
De technologie van Intel maakt gebruik van het feit dat het silicium dat wordt gebruikt om computerchips te maken transparant is voor infrarood licht, terwijl siliciumoxide, een veelvoorkomend kenmerk van chips, er ondoorzichtig voor is. Licht kan worden gericht rond het oppervlak van een computerchip in eenvoudige siliciumbuizen met een siliciumoxidecoating, structuren die gemakkelijk kunnen worden gemaakt met behulp van conventionele chipproductietechnieken.
Het team van Paniccia moest echter grote wetenschappelijke vooruitgang boeken in de optica om manieren te vinden om de andere componenten van een op licht gebaseerd communicatiesysteem op een siliciumchip te maken. De belangrijkste onderdelen van die inspanning waren het creëren van een siliciumlaser (zie Bringing Light to Silicon), een siliciummodulator om gegevens in een laserstraal te coderen (Moving Toward a Terascale Computer) en een siliciumcomponent om een lichtsignaal om te zetten in een elektronische één (Intel voltooit Silicon Photonics Trifecta).
Intel heeft sinds 2010 niet meer in detail over het project gesproken, toen het de eerste werkende chip liet zien die al die componenten bevat (zie Computing at the Speed of Light). De afgelopen twee jaar zijn we aan het uitzoeken hoe we dat in grote hoeveelheden kunnen maken, zegt Paniccia, hoewel hij geen details wil delen over de oplossingen die Intel heeft bedacht. Hoewel Intel zijn concurrenten ver voor is op het gebied van siliciumfotonica, werken IBM, HP en enkele kleinere bedrijven aan vergelijkbare technologie.