IBM Labs: оптический чип Holey Optochip осуществил передачу триллиона бит данных в секунду

Исследователи корпорации IBM сообщили о создании прототипа оптического чипсета (функционального набора микросхем), получившего название "Holey Optochip", который является первым параллельным оптическим трансивером (приемопередающим модулем), способным передавать один триллион бит – или один терабит – данных в секунду, что эквивалентно одновременной загрузке 500 фильмов высокого разрешения. Это в восемь раз быстрее, чем существующие сегодня параллельные оптические линии связи.

Микрофотография чипа IBM Holey Optochip

Чистая скорость (raw speed) одного трансивера, построенного на опточипе, эквивалентна пропускной способности канала, который используют 100 тыс. пользователей с обычным на сегодняшний день высокоскоростным Интернет-доступом в 10 Мбит/с. Иными словами, передача через новый оптический трансивер всего веб-архива Библиотеки конгресса США займет не более часа.

Согласно описанию, инженеры лаборатории IBM создали Holey Optochip, проделав 48 отверстий в стандартном 90-нм CMOS-чипе. Отверстия обеспечивают «оптический доступ» (прохождение световых импульсов) через заднюю (тыльную) часть чипа к 24 приемным каналам и 24 передающим каналам. Как отмечает компания, такая технология позволила создать ультракомпактный, высокопроизводительный и энергетически эффективный оптический приемопередающий модуль, способный обеспечивать рекордные скорости передачи данных.При этом трансивер потребляет менее 5 Вт энергии, таким образом, мощность, потребляемая 100-ваттной электрической лампочкой, может обеспечить питание 20 таких трансиверов.

Микрофотография задней части чипа IBM Holey Optochip с лазерами (фотопередатчиками) и фотоприемниками, которые видны в отверстиях подложки

Параллельная оптика представляет собой оптоволоконную технологию, ориентированную, главным образом, на широкополосные волоконно-оптические коммуникационные системы ближнего доступа – как правило, с максимальным расстоянием не более 150 метров. Параллельная оптика отличается от традиционного дуплексного (двухстороннего) волоконно-оптического канала последовательной передачи данных тем, что обеспечивает одновременную передачу и прием данных по нескольким оптическим волокнам (световодам).

Однокристальный CMOS-чип трансивера с 24 приемниками и 24 передатчиками, изготовленный по стандартным 90-нанометровым технологическим нормам, становится опточипом IBM Holey Optochip благодаря 48-ми просверленным в кремниевом кристалле отверстиям или «оптическим переходам» – по одному для каждого передающего (излучающего) канала и приемного канала. Небольшая доработка готовых CMOS-пластин со всеми электронными компонентами и стандартной проводной разводкой внутренних соединений приводит к созданию цельной кремниевой подложки, заполненной опточипами Holey Optochip. Размеры чипа трансивера составляют всего 5,2 х 5,8 мм.

Стандартный 850-нм двадцатичетырехканальный «лазер поверхностного излучения с вертикальным объемным резонатором» (Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL) – используемый в качестве передатчика-излучателя – и фотодиодные матрицы – используемые в качестве приемника оптических импульсов – размещаются непосредственно на опточипе методом «перевернутого кристалла» (flip-chip). Такая компоновка позволяет получать высокопроизводительные оптические трансиверные модули в «корпусе с размерами кристалла» (Chip Scale Package). Опточипы Holey Optochip конструктивно спроектированы для непосредственного соединения в стандартный 48-канальный многомодовый оптоволоконный массив в составе эффективной микролинзовой оптической системы, которая может быть собрана с помощью обычного крупносерийного компоновочного техпроцесса и инструментария.

Источник новости: IBM