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Moduli ottici ed elettrici convergono nel silicio

02 Dic 2010

I ricercatori Ibm hanno annunciato oggi una nuova tecnologia per i
chip che integra moduli ottici ed elettrici sullo stesso pezzo di
silicio, consentendo ai chip dei computer di comunicare tramite
impulsi di luce (anziché tramite segnali elettrici), tecnica che
consente di realizzare chip più piccoli, più veloci e con
maggiore risparmio energetico rispetto a quanto possibile con le
tecnologie convenzionali.

La nuova tecnologia, battezzata Cmos  Integrated Silicon
Nanophotonics, è il frutto di un decennio di sviluppo presso i
centri Ibm; una volta  brevettata, modificherà e migliorerà il
modo di comunicare dei chip, integrando funzioni e moduli ottici
direttamente su un chip in silicio e permettendo di ottenere una
densità di integrazione 10 volte migliorata rispetto a quanto
fattibile con le attuali tecniche di produzione.

Ibm prevede che la Silicon Nanophotonics aumenterà sensibilmente
la velocità e le prestazioni dei  chip e favorirà
l'ambizioso programma Exascale di Ibm che si propone di
sviluppare un supercomputer in grado di elaborare un milione di
trilioni di calcoli — o un Exaflop — al secondo. Un
supercomputer Exascale sarà all'incirca mille volte più
veloce del computer più veloce di cui disponiamo oggi.

“Lo sviluppo della tecnologia Silicon Nanophotonics avvicina
moltissimo alla realtà la possibilità di realizzare
interconnessioni ottiche on-chip – afferma il dott. T.C. Chen, vice
President Science and Technology di Ibm Research -. Questo
consentirà di costruire  sistemi informatici energeticamente
efficienti con una prestazione a livello di Exaflop.”

Oltre a combinare moduli ottici ed elettrici su un singolo chip, la
nuova tecnologia Ibm può essere prodotta sul front-end di una
linea di produzione Cmos standard senza richiedere attrezzatura
nuova o speciale. Con questo approccio, i transistor al silicio
possono condividere lo stesso strato al silicio con dispositivi
nanofotonici al silicio. Per rendere possibile questo approccio, i
ricercatori IBM hanno sviluppato una serie di dispositivi
nanofotonici al silicio attivi e passivi ultracompatti e integrati,
che sono tutti scalati fino al limite della diffrazione, la
dimensione minima che l'ottica dielettrica può
permettersi.

Aggiungendo solo pochi moduli di elaborazione a un flusso di
produzione Cmos standard, la tecnologia consente di ottenere una
varietà di componenti nanofotonici al silicio, come modulatori,
fotorilevatori al germanio e multiplexer ultracompatti a divisione
di lunghezza d'onda da integrare con i circuiti Cmos digitali e
analogici ad alte prestazioni.  Questo vuol dire che ora è
possibile produrre ricetrasmettitori a comunicazione ottica
single-chip in una fonderia Cmos standard, anziché assemblarli con
più pezzi realizzati con una dispendiosa tecnologia di
semiconduttori composti.   

La densità di integrazione ottica ed elettrica dimostrata dalla
nuova tecnologia Ibm non ha precedenti: un canale di
ricetrasmettitore singolo con tutti i circuiti ottici ed elettrici
in dotazione occupa solamente 0,5mm2 – 10 volte meno di quelli
precedentemente annunciati da altre società. La tecnologia è
disponibile per la produzione di ricetrasmettitori single-chip con
una superficie di 4x4mm2 che possono ricevere e trasmettere più di
un Terabit al secondo, ovvero più di un trilione di bit al
secondo.

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