Intel Labs ha inaugurado recientemente el Centro de Investigación Intel® de Fotónica Integrada para Interconexiones de Centros de Datos. La misión del centro es acelerar la innovación de la tecnología de entrada/salida (E/S) óptica en el escalado del rendimiento y la integración con un enfoque específico en la tecnología y los dispositivos fotónicos, los circuitos CMOS y la arquitectura de enlaces, y la integración de paquetes y el acoplamiento de fibras.
Durante el anuncio, James Jaussi, ingeniero principal sénior y director del laboratorio de investigación PHY en los laboratorios de Intel, declaró: “En Intel Labs, creemos firmemente que ninguna organización puede convertir con éxito todas las innovaciones necesarias en una realidad de investigación. Al colaborar con algunas de las mejores mentes científicas de todo Estados Unidos, Intel está abriendo las puertas al avance de la fotónica integrada para la próxima generación de interconexión informática. Estamos deseando trabajar estrechamente con estos investigadores para explorar cómo podemos superar las inevitables barreras de rendimiento”.
Según Intel, el creciente flujo de datos de servidor a servidor está poniendo a prueba las capacidades de la infraestructura de red actual. El sector se está acercando rápidamente a los límites prácticos del rendimiento de la E/S eléctrica. A medida que la demanda sigue aumentando, la potencia de las E/S eléctricas no sigue el ritmo y pronto limitará la potencia disponible para las operaciones informáticas. Esta barrera de rendimiento puede superarse integrando el silicio informático y la E/S óptica, un objetivo clave del centro de investigación.
Intel ha demostrado recientemente avances en los bloques de construcción de tecnología crítica para la fotónica integrada. La generación de luz, la amplificación, la detección, la modulación, los circuitos de interfaz CMOS y la integración de paquetes son esenciales para conseguir el rendimiento necesario para sustituir a la electricidad como interfaz principal para el ancho de banda.
Además, las E/S ópticas tienen el potencial de superar con creces a las eléctricas en las métricas clave de alcance, densidad de ancho de banda, consumo de energía y latencia. Son necesarias más innovaciones en varios frentes para ampliar el rendimiento óptico al tiempo que se reducen el consumo y los costes.
Entre los investigadores que participan en el Centro de Investigación se encuentran:
John Bowers, Universidad de California, Santa Bárbara
Proyecto: Láseres de puntos cuánticos integrados heterogéneamente en silicio.
Descripción: El equipo de la UCSB investigará los problemas de integración de los láseres de puntos cuánticos de arseniuro de indio (InAs) con la fotónica convencional de silicio. El objetivo de este proyecto es caracterizar el rendimiento esperado y los parámetros de diseño de las fuentes de frecuencia única y de longitud de onda múltiple.
Pavan Kumar Hanumolu, Universidad de Illinois, Urbana-Champaign
Proyecto: Transceptores ópticos de baja potencia habilitados por la señalización dúo-binaria y la recuperación del reloj de la tasa de baudios.
Descripción: Este proyecto desarrollará receptores ópticos de muy baja potencia y alta sensibilidad utilizando novedosos amplificadores de transimpedancia y arquitecturas de recuperación de datos y reloj en baudios. Los prototipos de transceptores ópticos se implementarán en un proceso CMOS de 22 nm para demostrar una altísima tolerancia a las fluctuaciones y una excelente eficiencia energética.
Arka Majumdar, Universidad de Washington
Proyecto: Red de conmutación óptica reconfigurable no volátil para la comunicación de datos de gran ancho de banda.
Descripción: El equipo de la UW trabajará en conmutadores fotónicos de silicio reconfigurables eléctricamente, no volátiles y de bajas pérdidas, utilizando materiales emergentes de cambio de fase de calcogenuro. A diferencia de los mecanismos sintonizables existentes, el interruptor desarrollado mantendrá su estado, permitiendo un consumo estático nulo.
Samuel Palermo, Universidad de Texas A&M
Proyecto: Transceptores ópticos de menos de 150fJ/b para interconexiones de centros de datos.
Descripción: Este proyecto desarrollará circuitos transceptores ópticos energéticamente eficientes para un sistema de interconexión fotónica masivamente paralelo, de alta densidad y capacidad. El objetivo es mejorar la eficiencia energética empleando un escalado dinámico de la frecuencia de la tensión en los transceptores, controladores de modo de tensión de baja oscilación, receptores ópticos ultrasensibles con una estrecha integración de fotodetectores y bucles de sintonización de dispositivos ópticos de baja potencia.
Alan Wang, Universidad Estatal de Oregón
Proyecto: Moduladores de microespejo de silicio de 0,5 V accionados por óxido conductor transparente de alta movilidad.
Descripción: Este proyecto pretende desarrollar un modulador de microrrelación de silicio (MRM) de bajo voltaje de conducción y gran ancho de banda mediante la integración heterogénea entre el condensador MOS de silicio con Ti:In2O3 de alta movilidad. El dispositivo promete superar el cuello de botella de la eficiencia energética del transmisor óptico y puede ser coempaquetado en futuros sistemas ópticos de E/S.
Ming Wu, Universidad de California, Berkeley
Proyecto: Embalaje óptico a escala de oblea de la fotónica de silicio.
Descripción: El equipo de la UC Berkeley desarrollará lentes de guía de ondas integradas que tienen el potencial de permitir el empaquetado óptico sin contacto de conjuntos de fibras con bajas pérdidas y altas tolerancias.
S.J. Ben Yoo, Universidad de California, Davis
Proyecto: Transceptores fotónicos de silicio de alta capacidad, escalables, térmicos y potentes.
Descripción: El equipo de la Universidad de California Davis desarrollará circuitos integrados fotónicos de silicio-fotónicos atérmicos extremadamente eficientes en cuanto a potencia y fotodetectores resonantes que alcancen una capacidad de 40 Tb/s con una eficiencia energética de 150 fJ/b y una densidad de E/S de 16 Tb/s/mm. Para lograrlo, el equipo también desarrollará una nueva tecnología de empaquetado en 3D para la integración vertical de circuitos integrados fotónicos y electrónicos con una densidad de interconexión de 10.000 almohadillas por mm cuadrado.
