IBM 展示硅光子芯片，消費級超級計算不遠了

眾多令人興奮的下一代技術之一是硅光子技術，它在大幅度降低系統功耗的同時提升帶寬。這種“芯片到芯片(chip-to-chip)”的通信方法利用硅作為光的介質，在傳輸數據的時候不僅在性能上勝於傳統的銅線，在耗能上更是減低到難以置信的水平。日前，IBM宣佈將硅光子技術提升到一個顯著的水平，把硅光子芯片集成到與CPU相同的封裝尺寸。這意味着，超級計算的消費級市場在不遙遠的未來。
到目前為止，硅光子技術在高性能計算HPC和“百億億次（exascale）”級計算中，一直是主要的研究領域。而且該技術被認為是超級計算長期發展至關重要的一部分。


正如上圖所展示的，要達到每秒億億次計算exaflop，需要更多的寬帶以及更高的能效，對於一點，美國國防部高級研究計劃局DARPA主管Bob Colwell表示，無論任何情況都無法達成。如果通過光子提供數量級更多的連接，每Gb帶寬能耗將僅為1mW，帶寬成本也只需2.5美分。相比於現在10美元，這種技術方案更有優勢。

上面的圖片顯示，當前硅光子技術發展狀況，連接器被集成到主板端。IBM的最新研究已經成功把硅光子陣列“轉移”到CPU封裝中，儘管還沒有將其集成到CPU中。

打造硅光子芯片最大的難點是，在芯片封裝上引入導波技術(waveguides)。目前的硅光子技術多數是將設備和收發器安裝在靠近主板的一端，而沒有將佈線延伸到封裝中。為了實現引入導波技術，IBM開發出連接硅和聚合物的導波技術，而不管兩者之間巨大的尺寸差異。這是通過逐漸減少硅波導和精確調整兩步來實現的。

雖然通過光來傳輸個人電腦數據的概念已經有數十年的歷史，但是我們無法在短期內遇見這一項技術帶來的消費市場的變化。硅光子技術一直作為百億億次級計算研究內容，卻沒有進行消費級市場鋪開的原因是，高性能計算HPC所需的寬帶和耗能是銅線無法提供支持的。而且只有那些需要百億億次級計算的機構才能承擔起高昂的研發成本，而普通人，想想就好了。
有很多人確信硅光子技術將會成為主流應用，只不過不是現在。英特爾至少會等到該技術可以集成到設備中才動手。而且硅光子技術還有一系列的問題，比如如何與3D疊層芯片封裝技術（3D chip stacking）融合。預計在至少需要5年甚至7-10的時間，該技術才能廣泛應用。

via：extremetech、phys


資料來源：雷鋒網
作者/編輯：橙太白