`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Первый гибридный кремниевый лазер

Статья опубликована в №36 (555) от 26 сентября

0 
 

На прошлой неделе ученые корпорации Intel и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре представили уникальное устройство – первый в мире гибридный кремниевый лазер, работающий на базе обычного электрического напряжения, для изготовления которого использовались стандартные производственные процессы.

Как заявляют представители Intel, это революционное достижение устранит одну из основных преград на пути создания недорогих устройств на основе кремниевой фотоники, обладающих высокой пропускной способностью. Такие компоненты должны обеспечить эффективные внутренние и внешние соединения при разработке компьютеров будущего.

Ученым удалось объединить светоизлучающие способности фосфида индия со свойством кремния проводить свет и создать единый гибридный кристалл. При приложении напряжения свет генерируется элементами из фосфида индия и передается по кремниевому световоду, образуя непрерывный лазерный луч. Эта технология позволяет значительно снизить себестоимость за счет использования стандартных производственных процессов, применяемых в современной полупроводниковой индустрии.

«Благодаря этой разработке мы сможем создавать недорогие оптические шины с терабитовой пропускной способностью, – заявил Марио Паниччиа (Mario Paniccia), директор лаборатории Photonics Technology Lab в корпорации Intel. – Несмотря на то что до начала коммерческого использования данной технологии еще очень далеко, мы уверены, что на одной кремниевой микросхеме можно будет разместить десятки и даже сотни гибридных кремниевых лазеров, а также других компонентов на базе кремниевой фотоники».

Первый гибридный кремниевый лазер
Профессор Джон Боуэрс (John Bowers) демонстрирует чип гибридного кремниевого лазера

Со своей стороны Джон Боуэрс (John Bowers), профессор кафедры электротехники и вычислительной техники Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, отметил: «Объединив наши наработки в области изучения свойств фосфида индия и богатый опыт Intel в области кремниевой фотоники, мы смогли создать новаторскую комбинированную лазерную структуру, которая может быть реализована на уровне подложки или отдельного кристалла. Это решение будет способствовать крупномасштабному проникновению оптических технологий в кремниевые платформы. Без преувеличения можно сказать, что мы являемся свидетелями наступления эры микросхем на базе кремниевой фотоники с высокой степенью интеграции». Тут стоит уточнить, что Джон Боуэрс работает с материалами на базе фосфида индия и лазерами уже более 25 лет. В настоящее время его исследования направлены на создание оптоэлектронных устройств с пропускной способностью на уровне 160 Gbps.

Сегодня кремний широко используется в массовом производстве недорогих электронных устройств, как известно, он также способен проводить, усиливать свет, а также быть фотодетектором. Но данный материал не позволяет эффективно излучать свет, в то же время лазеры на основе фосфида индия сегодня широко применяются в телекоммуникационном оборудовании. Однако индивидуальная сборка и настройка устройств из этого материала стоят дорого, что не позволяет наладить их недорогое серийное производство для нужд IT-индустрии.

Первый гибридный кремниевый лазер
Срез кристалла гибридного кремниевого лазера

Новаторство в предложенной конструкции гибридного кремниевого лазера состоит в применении материала на основе фосфида индия для излучения и усиления света и кремниевого световода для передачи света, а также управления лазером. При изготовлении таких устройств используется низкотемпературная кислородная плазма для создания тонкой пленки окиси (толщиной около 25 атомов) на поверхностях обоих материалов. Если их нагреть и прижать друг к другу, слой окиси выполняет функции «прозрачного клея», обеспечивая сплавление этих материалов в единую систему. В момент приложения напряжения свет, излучаемый материалом на основе фосфида индия, проходит через слой окиси и попадает в кремниевый световод. Конструкция последнего имеет весьма существенное значение для обеспечения прозрачности для длины волны такого лазера.

Стоит отметить, что данная разработка подкрепляется другими достижениями компании Intel, которая имеет долгосрочную исследовательскую программу по созданию устройств кремниевой фотоники с использованием стандартных производственных процессов. Так, в 2004 г. ее исследователи впервые продемонстрировали кремниевый оптический модулятор с полосой пропускания более 1 GHz, что в 50 раз превышало возможности предыдущих образцов кремниевых модуляторов. А в прошлом году ученые корпорации Intel также впервые показали, что кремний может быть применен в схемах усиления светового потока при использовании внешних источников света. Это позволило создать однокристальный лазер с постоянной длиной волны на основе «эффекта Рамана».

Первый гибридный кремниевый лазер
Концептуальная схема будущего интегрированного терабитового кремниевого оптического трансмиттера, содержащего 25 гибридных кремниевых лазеров, генерирующих различные длины волн, и 25 кремниевых модуляторов – с мультиплексированием в одно выходное оптоволокно

И вот появился первый гибридный лазер, который, по сути, был последним барьером на пути массового внедрения оптоэлектронных устройств на базе кремния.

По прогнозам аналитиков, с ростом количества ядер в одном процессоре (а уже сегодня мы стоим на пороге четырехъядерных чипов) проблема скоростного соединения компьютерных компонентов будет все острее. И к ней нужно быть готовым как можно раньше.

Сегодня из-за высокой стоимости оптоволоконные каналы не используются на коротких дистанциях, где по-прежнему доминируют медные соединения.

Появление дешевых технологий на основе кремниевой фотоники способно не только поднять общую производительность систем, но и существенно повлиять на дизайн вычислительных устройств, поскольку не будет жесткой привязки к расстояниям от процессора. Например, сегодня существует ограничение – память на материнской плате не может располагаться от процессора дальше, чем на шесть дюймов.

Одним словом, остается ждать, когда гибридный лазер будет интегрирован с подложкой чипа и станет массовым устройством. По оценкам рыночных экспертов, это вряд ли произойдет раньше 2009 г., однако недавний анонс Intel является первым шагом в этом направлении.

0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT