Fotònica integrada en un data center?
Cada cop més els centres de dades es troben amb un problema de consum d’energia i les interconnexions elèctriques tenen problemes de rendiment. És per això que l’empresa Intel està avançant en la seva visió de la fotónica integrada, en anglès Integrated Photonics.
Aquesta tecnologia permet transmetre dades de forma òptica, processant i transmetent la llum de manera similar als circuits electrònics integrats. Ofereix bastantes avantatges com per exemple latències més baixes, més ample de banda i una potència molt menor que la que s’obté amb connexions elèctriques. Intel creu que aquesta tecnologia podria revolucionar en un futur les arquitectures dels centres de dades.
Al 2004, Intel va començar a desenvolupar la tecnologia de Silicon Photonics amb l’objectiu de reunir les funcions òptiques i electròniques en un sol xip. Des de llavors han fet grans avenços. Per exemple, avui en dia hi ha més de 4 milions de transceptors òptics Intel 100G que s’utilitzen per la connectivitat de rack a rack, per connectar commutadors de fila i commutadors de clase director en els centres de dades. A l’actualitat les interconnexions òptiques sobre fibra dominen sobre les de llarga distància, mentre que les elèctriques dominen les distàncies curtes. L'objectiu de Intel és promoure el rendiment òptic i reemplaçar el sistema elèctric portant E/S òptiques directament als servidors per la connectivitat de placa a placa i de paquet a paquet.
Cada cop més els centres de dades han de enfrontar-se als desafiaments del consum d’energia. La demanda d’ample de banda per la computació es duplica aproximadament cada dos anys. Tot i això, l’escala del rendiment elèctric no està a la altura de la demanda d’ample de banda. És per això que una solució òptica té l’avantatge de ser més eficient que una elèctrica mentres proveeix 1000 vegades més energia. Si s’integra en un servidor utilitzant silicon photonics s’obtenen dos avantatges: menys consum d’energia i més ample de banda. A més, permetrà moure la informació pel data center de manera molt més eficient, amb menys potència i menys latència.
Intel ha desenvolupat uns moduladors micro-ring que son cent vegades més petits que els convencionals de silici. Aquests moduladors permeten regular la llum. A la part del receptor han utilitzant uns fotodetectors de silici. Tot i que la industria creia que el silici no tenia capacitat per detectar la llum, Intel ha pogut demostrar que aquest pensament és erroni. A principis de l’any 2020, van poder demostrar que un receptor de silici va poder operar fins a una velocitat de 112 Gbps.
Aquests fotodetectors es poden assemblar amb amplificadors CMOS per tal de construir receptors òptics de baix cost. Això representa un gran avantatge ja que permet reduir el cost de material. A més, Intel també incorpora en la seva solució un làser de diferents tipus de ones.
Amb tots aquests elements, Intel creu que això permetrà amples de banda de 10 a 100 Tbps. Això incrementarà els volums òptics fent que els costos de fabricació siguin molt menors.
Claudia Piera