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TECNOLOGIE

La fotonica del silicio trasformerà i data center del futuro

Ibm porta avanti la sperimentazione nel settore. Le nuove interconnessioni ottiche permetteranno di trasferire enormi quantità di dati con costi molto ridotti rispetto a oggi

20 Mag 2015

Antonio Dini

Il settore della tecnologia sta entrando in una nuova era dell’informatica, che richiede ai sistemi IT e ai servizi di cloud computing di elaborare e analizzare enormi volumi di dati in tempo reale. Questo richiede un rapido spostamento dei dati tra i diversi componenti del sistema, senza congestione. Secondo la migliore ricerca la fotonica del silicio riduce enormemente i colli di bottiglia dei dati all’interno dei sistemi e tra i componenti informatici, migliorando i tempi di risposta. Avevamo visto alcuni giorni fa che questa ricerca ha prodotto già i primi apparati. Adesso cerchiamo di approfondire le possibilità di mercato della tecnologia.

Tra gli attori sul mercato che hanno affrontato il tema c’è Ibm. La nuova CMOS Integrated Nano-Photonics Technology di Ibm pare orientata a fornire una soluzione di fotonica del silicio efficace in termini di costi, grazie all’integrazione su un unico chip di silicio di tutti i componenti fondamentali ottici ed elettrici, e delle strutture che consentono il packaging della fibra. La produzione utilizza i processi standard di produzione dei chip di silicio, rendendo questa tecnologia pronta per una immediata commercializazione.

La tecnologia della fotonica del silicio sfrutta le proprietà uniche delle comunicazioni ottiche, che comprendono la possibilità di trasmettere dati ad alta velocità su distanze chilometriche e la capacità di sovrapporre più colori di luce (lunghezze d’onda) all’interno di un’unica fibra ottica, per moltiplicare il volume dei dati trasportati, mantenendo un basso consumo di alimentazione secondo le rilevazioni di Ibm. La combinazione di queste caratteristiche permette il rapido movimento dei dati tra chip dei computer all’interno dei server, fra supercomputer e grandi data center.

Spostando le informazioni tramite impulsi di luce attraverso fibre ottiche, le interconnessioni ottiche costituiscono parte integrante dei sistemi di calcolo contemporanei e dei data center della prossima generazione. Utilizzando tali interconnessioni, le componenti hardware possono comunicare tra loro a velocità elevate, in modo fluido ed efficiente, sia che si trovino a distanze di centimetri o chilometri. La possibilità di creare data center in modo disaggregato e flessibile contribuirà secondo Ibm a ridurre il costo dello spazio e dell’energia, aumentando le prestazioni e le capacità di analisi delle imprese e delle istituzioni.

La maggior parte delle soluzioni di interconnessione ottica utilizzate nei data center oggi si basa sulla tecnologia dei laser a emissione superficiale in cavità verticale (VCSEL), dove i segnali sono trasportati attraverso fibre ottiche multimodali. Le esigenze di una maggiore distanza e una maggiore velocità di trasferimento dati tra le porte, dovute ad esempio ai servizi cloud, richiedono lo sviluppo di nuove tecnologie di interconnessione, efficaci in termini di costi e capaci di superare le limitazioni larghezza di banda-distanza intrinseche nei collegamenti VCSEL multimodali.

La CMOS Integrated Nano-Photonics Technology di Ibm secondo i manager dell’azienda fornisce una soluzione economica per estendere la portata e la velocità di trasferimento dati dei collegamenti ottici. Le parti fondamentali di un ricetrasmettitore ottico, sia quelle elettriche che quelle ottiche, possono essere combinate su di un singolo chip di silicio e sono progettate per poter essere prodotte utilizzando i processi standard industriali di tali chip.

I ricercatori Ibm di New York e Zurigo e della Divisione Ibm Systems hanno realizzato e testato un prototipo (reference design) per le interconnessioni dei datacenter con un range fino a due chilometri. Questo chip permette la ricetrasmissione di dati ad alta velocità, utilizzando quattro “colori” laser, ciascuno operante come canale ottico a 25 Gb/s indipendente. All’interno di un progetto di ricetrasmettitore completo, questi quattro canali possono essere multiplexati a lunghezza d’onda on-chip, per fornire una larghezza di banda aggregata di 100 Gb/s su fibre monomodali duplex, minimizzando così il costo dell’impianto di fibra installato all’interno del data center.

Questo traguardo, ci tengono a puntualizzare i manager di Big Blue è uno dei risultati dell’investimento da tre miliardi di dollari che Ibm ha effettuato per espandere i limiti della tecnologia dei chip e far fronte alle nuove esigenze del cloud computing e dei Big data.

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