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光学带来处理器革命:传输速率快50倍 或两年内商用

连然创客开源2015/12/26

智东西(公众号:zhidxcom) 译 | 连然 数据中心消耗大量的能源,并产生大量的碳排放。如果能在同一芯片 […]

智东西(公众号:zhidxcom)
译 | 连然

数据中心消耗大量的能源,并产生大量的碳排放。如果能在同一芯片上集成电子电路和光学处理器就能节省数据中心消耗的能源。

实现光纤连接一直是芯片设计师的梦想,但多年以来他们一直受挫。现在,自然杂志上提供了一个有前途的和实用的方法。一组来自麻省理工学院,加州大学伯克利分校和科罗拉多大学的研究人员研发出的电子光学微处理器,集成了70亿个晶体管,850只光学元件,使用光学纤维在发射器、处理器芯片和存储器芯片之间发送数据。在演示时,它运行了一个图形程序来显示和操作3D图像,即通过内部光纤从存储器获取运行指令任务。

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光纤连接可以比消耗相同功率的电子处理器连接更快地传递更多的数据。研究人员提供的原型中的数据传输速率大概在300千兆比特每秒每平方毫米,研究人员称这大约是电子微处理器10到50倍的速度。 加州大学伯克利分校的研究员Chen Sun表示带宽提升可以节省数据中心大量的能源。他估计数据中心的服务器使用的能源有20%到30%都花在处理器,内存和网卡之间数据的传输。据自然资源保护委员会的分析,美国的数据中心到2020年每年都会消耗1400亿千瓦小时的电力,产生100万吨的碳排放,耗资130亿美元。

光纤连接之前被广泛用于远距离通信,所以把它们放入服务器和芯片存在一定的困难。光学组件的制造很昂贵,需要专用的工艺和材料也很棘手,集成到现有的半导体生产线也不太可能。

把光学元件和电子处理器放在同一芯片上很有难度。研究人员现在只能合成非常简单的光学部件电路,但即使这样,成本也还是很高。Chen Sun和他的同事希望能通过在现有的半导体设备制造他们的设备,以降低成本。制造合适的集成芯片还需要付出更多的努力。

加州圣地亚哥大学的电气工程师Shayan Mookherjea表示使用传统的硅晶片在芯片上实现内存和处理器之间的光纤连接,是了不起的技术成就。 他也正在开发用于数据中心的光纤连接,但他指出,这种方式需要蚀刻掉硅背衬,否则工作中的芯片可能会泄露光纤。这个做起来非常棘手。

Sun 是乐观的。今年五月,他还创办了一家公司以商业化自己的设计理念。伯克利的Ayar实验室正在开发针对数据中心的产品,预计将在两年将产品推向市场。

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