14 mei 2015 10:10

Optische vezel is sleutel tot snellere computerchips

Onderzoekers van IBM hebben gedemonstreerd dat een optische kabel tot vier verschillende signalen tegelijk kan verzenden met verschillende kleuren infraroodlicht.

Wetenschappers van IBM Research hebben een stap vooruit gezet met de technologie silicium fotonica. Deze is ontworpen om de bottlenecks in de computingindustrie te verruimen. Silicum fotonica komt samen met conventionele chiptechnologieën via de supersnelle gegevensoverdrachtmogelijkheden van optische vezel.

Door data als licht via optische schakels te sturen in plaats van als elektronen via een koperen draad, biedt de technologie grote voordelen in zowel snelheid als afstand. Het is echter wel duur en wordt daarom momenteel veelal beperkt tot gebruik op grote afstanden, bijvoorbeeld om computers in verschillende gebouwen, steden of werelddelen met elkaar te verbinden.

Onderzoekers van IBM demonstreerden dat een computerchip tegelijkertijd vier verschillende kleuren infraroodlicht kan ontvangen en versturen via één enkele optische kabel. Deze techniek heet multiplexing. Elke link kan 25 gigabit aan data per seconde door zenden, in totaal dus 100 Gbps. Dat is genoeg om elke twee seconde een BluRay-schijf in volledige resolutie door te sturen.

IBM laat in een verklaring weten dat de op multiplexing gebaseerde snelheid in combinatie met het alles-in-eenontwerp van de chip een primeur is in de branche. Het is nu slechts nog een demonstratiechip uit een onderzoekslab, maar op termijn kan silicum fotonica een cruciale rol spelen in datacenters. De servers in die datacenters zijn vaak via koperen lijnen met elkaar verbonden. Met optische koppelingen kunnen die servers omgetoverd worden tot een krachtiger blok vol computing power.

Commercieel gebruik

Over het algemeen is IBM Research een stap verder dan wat commercieel aantrekkelijk is, maar Big Blue verwacht dat het werk dat nu gedaan wordt in de toekomst dubbel wordt terugverdiend. “De silicum fotonica-technologie klaarmaken voor wijdverspreid commercieel gebruik helpt de halfgeleidersbranche bij het bijhouden van de alsmaar groeiende vraag naar computing power gedreven door big data en clouddiensten”, zegt Arvind Krishna, senior vicepresident en director van IBM Research.

Will Green, manager van de Silicon Photonics Group bij IBM Research, denkt dat de multiplexingtechniek ervoor zorgt dat de kosten voor optische kabels in datacenters gehalveerd wordt. “Het versturen van vier signalen via één optische kabel betekent dat je vier keer zoveel gegevens kunt versturen”, zegt hij. “Daarom heb je ook vier keer minder optische kabels nodig in je systeem. Dit vertaalt zich in een besparing van ongeveer twee keer de geïnstalleerde optische kabels.”

Op lange termijn is het niet ondenkbaar dat optische kabels ook binnen een computer componenten met elkaar gaan verbinden. Het energieverbruik stelt een plafond voor de snelheid van processors, slechts weinig chips komen boven de 4 GHz. Daarom zijn engineers op zoek gegaan naar manieren om de prestaties van het hele systeem te verbeteren. Silicium fotonica kan daarin een rol spelen om processors efficiënter te laten werken.