Dopo più di dieci anni di ricerca, la nanofotonica in silicio è pronta per lo sviluppo di applicazioni commerciali
IBM ha annunciato un importante progresso nelle comunicazioni ottiche, verificando in ambiente di produzione la possibilità di utilizzare la luce, anziché i segnali elettrici, per trasmettere le informazioni nei computer del futuro. La tecnologia rivoluzionaria, chiamata “nanofotonica in silicio”, consente l’integrazione su di un unico chip di silicio di diversi componenti ottici fianco a fianco con circuiti elettrici, utilizzando per la fabbricazione, per la prima volta, una tecnologia inferiore a 100 nm.
La luce al posto dei segnali elettrici
La nanofotonica in silicio sfrutta gli impulsi luminosi per la comunicazione e fornisce una super-autostrada su cui grandi volumi di dati possono spostarsi, a velocità elevate, tra i chip dei computer nei server, nei grandi data center e nei supercomputer, attenuando così le limitazioni poste dalla congestione del traffico di dati e dai costi elevati delle interconnessioni tradizionali.
“Questa rivoluzione tecnologica è il risultato di più di dieci anni di ricerca pionieristica – spiega il Dr. John E. Kelly, Senior Vice President e Director di IBM Research – e ci consente di trasferire la tecnologia della nanofotonica in silicio nell’ambiente di produzione reale, con un impatto su una vasta gamma di applicazioni”.
La quantità di dati creati e trasmessi attraverso le reti aziendali continua a crescere e la nanofotonica in silicio, ormai pronta per lo sviluppo commerciale, può consentire al settore di tenere il passo con la sempre più impegnativa domanda di prestazioni dei chip e di potenza di calcolo.
La nanofotonica in silicio per affrontare la sfida dei Big Data
Le imprese stanno entrando in una nuova era dell’informatica, che richiede ai sistemi la capacità di elaborare e analizzare in tempo reale enormi volumi di informazioni. La tecnologia della nanofotonica in silicio fornisce una risposta alle sfide poste dai Big Data, collegando senza soluzione di continuità varie parti dei grandi sistemi, sia che si trovino a pochi centimetri o a chilometri di distanza, e spostando terabyte di dati mediante impulsi luminosi attraverso le fibre ottiche.
Lavorando sull’iniziale “proof of concept” del 2010, IBM ha risolto le sfide chiave legate al trasferimento della tecnologia della nanofotonica in una produzione commerciale a larga scala. Aggiungendo alcuni moduli specifici ad una linea di fabbricazione di CMOS da 90 nm ad alte prestazioni, diversi componenti nanofotonici in silicio, come Wavelength Division Multiplexer (WDM), modulatori e rivelatori vengono integrati fianco a fianco con i circuiti elettronici CMOS tradizionali. Di conseguenza, è possibile fabbricare, in una normale linea di produzione, singoli chip contenenti anche ricetrasmettitori per comunicazioni ottiche, con una significativa riduzione di costi rispetto agli approcci tradizionali.
“Tra i diversi nodi di tecnologia CMOS disponibili in IBM, abbiamo scelto quello da 90 nm come base per integrare la nanofotonica in silicio, perché è in grado di soddisfare i requisiti prestazionali per le comunicazioni ottiche del prossimo decennio, al costo contenuto desiderato”, spiega il Dr. Yurii A. Vlasov, Manager del Silicon Nanophotonics Project in IBM Research.
La tecnologia della nanofotonica CMOS di IBM dimostra la possibilità di costruire ricetrasmettitori in grado di superare una velocità di trasmissione dati di 25 Gbps per canale. Inoltre, questa tecnologia è in grado di alimentare una serie di flussi di dati ottici paralleli su di un’unica fibra, utilizzando dispositivi WDM “on-chip” compatti. La capacità di scambiare simultaneamente grandi flussi di dati in parallelo, a velocità di trasmissione elevate, consentirà la scalabilità futura delle comunicazioni ottiche, che saranno in grado di scambiare terabyte di dati tra parti distanti dei sistemi informatici.
