For første gang har forskere har brukt eksisterende produksjonsteknologi for å gjøre en kompleks-prosessor som bruker energi-effektive optiske forbindelser.
Hvorfor Er Det Viktig?
Datasentre bruker masse energi og er ansvarlig for enorme mengder karbon-utslipp.
En prosessor som integrerer elektroniske kretser og optikk på samme brikke kunne lagre energi i datasentre.
En mikroprosessor som bruker optiske forbindelser i stedet for elektriske ledninger til transport av data rundt har lenge vært drømmen av chip designere, men forsøk på å dikte man har frustrert dem i mange år.
Nå er en prototype som er beskrevet i tidsskriftet Nature, og tilbyr en lovende og praktisk tilnærming. Den elektroniske-optisk mikroprosessor, som er utviklet av en gruppe forskere ved MIT, University of California, Berkeley og University of Colorado, Boulder, integrerer over 70 millioner transistorer og 850 optiske komponenter. Systemet bruker optiske fibre, sendere og mottakere for å sende data mellom prosessoren chip og en minnebrikke. I en demo, det går en grafikk program for å vise og manipulere et 3-D bilde, en oppgave som krever at du bruker det interne optiske forbindelser for å hente data fra minnet og kjøre instruksjoner.
Optiske tilkoblingen kan bære mer data raskere enn elektrisk de spiser samme mengde strøm. Dataoverføringer i prototypen skjedde med en hastighet på 300 gb per sekund per kvadrat millimeter, som forskerne sier er 10 til 50 ganger prisen for en tilsvarende off-the-sokkel for elektronisk-mikroprosessor. At økning i båndbredde kan spare mye energi i datasentre, sier Chen Solen, en forsker ved University of California, Berkeley. Han anslår at 20 til 30 prosent av energien som brukes i data-center-servere er brukt overføring av data mellom prosessoren, minnet og nettverk-kort. Ifølge en analyse av Natural Resources Defense Council, datasentre i Usa vil konsumere 140 milliarder kilowattimer strøm i året innen 2020, koster $13 milliarder kroner og emitting 100 millioner tonn karbon.
Mens optiske forbindelser er mye brukt for lang avstand telekommunikasjon tilkoblinger, for å bringe dem inn i servere og på chips har vært vanskelig. Optiske komponenter har vært dyre å lage, krever dedikert prosesser og materialer som er vanskelig eller umulig å integrere i eksisterende halvledere produksjonslinjer.
En nærmere visning av chip.
Å få optiske komponenter på samme brikke som elektronikk er spesielt vanskelig. Forskere har vært i stand til å kombinere bare veldig enkle kretser med optiske deler, og disse systemene har vært kostbar, sier Sola. Han og hans samarbeidspartnere håper å holde kostnadene nede ved produksjon av sine enheter på eksisterende semiconductor utstyr. Prototypen chips ble gjort på en fungerende semiconductor manufacturing facility som er operert av GlobalFoundries i Fishkill, NY. Forskerne har ikke sendt dem og deres design og trykk deretter fikk tilbake sin test chips. Dette fabelaktig sørv er av en eldre generasjon, noe som gjør den integrerte chipsen på state-of-the-art utstyr som brukes til å lage dagens beste kretser vil kreve mer arbeid.
Å oppnå en on-chip optisk tilkobling mellom minne og prosessor med konvensjonelle silisium wafere i en vanlig foundry er “en betydelig teknologisk prestasjon, sier Shayan Mookherjea, en elektrisk ingeniør ved University of California, San Diego, som er også å utvikle optiske forbindelser for datasentre. Men han påpeker at det å gjøre chips denne måten krever etsing av en del av silicon støtte som ellers tillater lys å lekke ut innmaten av chip. Det kan være vanskelig å gjøre på en pålitelig måte.
Solen er optimistisk. Dette Kan, han opprettet et selskap for å kommersialisere design. Ayar Labs på Berkeley er å utvikle produkter rettet mot datasentre og kan være klar til å bringe et produkt til markedet i så få som to år, sier han.