211service.com
Intel versnelt siliciumfotonica
De huidige computerprocessors zijn strikt elektronische apparaten die gegevens verzenden door middel van elektronen die door koperdraden reizen. Maar deze technologie is relatief traag en produceert warmte. Nu hebben onderzoekers van Intel een optisch apparaat ontwikkeld dat een sleutelrol zou kunnen spelen bij het vervangen van elektronen en koperdraden door fotonen en lichtstralen. Het team heeft een recordbrekende siliciummodulator gedemonstreerd die gegevens kan coderen met een snelheid van 30 gigabit per seconde - bijna net zo snel als veel niet-siliciummodulators die momenteel worden gebruikt in glasvezelhardware.
'S Werelds snelste siliciummodulator, ontwikkeld door Intel-onderzoekers, kan elke seconde 30 gigabit aan gegevens op een lichtstraal schrijven. Dat zijn meer dan 8.000 digitale foto's per seconde.
Een siliciummodulator die met deze snelheden kan werken, zegt Mario Paniccia, Intel-onderzoeker en directeur van het Silicon Photonics Technology Lab, zou het mogelijk kunnen maken om snellere computers te ontwerpen met fotonische chips. Bovendien, zegt Paniccia, zou het onderdeel kunnen zijn van een volledig silicium fotonische chip die kan worden gebruikt in glasvezelnetwerken. Aangezien siliciumapparaten gemakkelijk in massaproductie en relatief goedkoop zijn, zouden de chips duurdere netwerkhardware kunnen vervangen, waardoor de kosten van bandbreedte worden verlaagd.
Historisch gezien zijn fotonische apparaten zoals modulatoren en lasers gemaakt van exotische, kostbare halfgeleiders zoals indiumfosfide. In 2004 toonde Paniccia's groep echter aan dat ze met slimme engineering een siliciummodulator konden laten werken met één gigabit per seconde. In 2005 verhoogden ze de snelheid tot 10 gigabit per seconde en bouwden ze een verrassend goede siliciumlaser (zie Intel's Doorbraak). Gedurende 2006 hebben de onderzoekers hun oorspronkelijke ontwerp aangepast om de siliciumlaser efficiënter en gemakkelijker te vervaardigen te maken (zie Bringing Light to Silicon ).
De Intel-groep heeft in wezen de mythe ontkracht dat silicium niet goed is voor fotonica, zegt Alan Willner , hoogleraar elektrotechniek aan de Universiteit van Zuid-Californië in Los Angeles. En hoewel de siliciumlaser belangrijk is, zegt hij, is een snelle modulator cruciaal. De ultramoderne modulatoren van vandaag werken met 40 gigabit per seconde, en om silicium als optisch materiaal te laten concurreren, moet het met vergelijkbare snelheden werken. Intel's 30-gigabit-per-seconde siliciummodulator is dus een groot probleem, zegt hij.
De kern van het ontwerp van de siliciummodulator is een diode, vergelijkbaar met die in de elektronica. Licht komt een modulator binnen vanaf het ene uiteinde van het apparaat en wordt in twee bundels gesplitst. Beide bundels gaan door siliciumdiodes. Wanneer er een spanning op deze diodes wordt gezet, verschuiven ze de fase of positie van de lichtgolf. Deze faseverschuiving is wat gegevens codeert: afhankelijk van de fase van het licht kan het een vertegenwoordigen een of een 0 .
Het onderzoek, deze week gepubliceerd in Optica Express , beschrijft het ontwerp en de fabricage van een enkele siliciummodulator van 30 gigabit per seconde. Door de chemische samenstelling van de diodes enigszins te veranderen, verwacht Paniccia dezelfde snelheden te bereiken als commercieel verkrijgbare niet-siliciummodulatoren. We denken dat dit ontwerp in de toekomst kan worden uitgebreid tot 40 gigabit per seconde, zegt hij.
Paniccia verwacht dat in 2010 silicium fotonica modulatoren of lasers klaar kunnen zijn voor commercialisering in de glasvezelindustrie. Maar, zegt hij, het doel van zijn team is om een geïntegreerde fotonische chip te bouwen. Het echt opwindende is dat als je deze bouwstenen eenmaal hebt, je ze samen kunt integreren, zegt hij. Als je 25 van die [silicium] lasers neemt en ze in een reeks van 25 modulatoren richt, dan heb je een terabit aan informatie op een stuk silicium ter grootte van mijn vingernagel.