IBM: un percorso di quattro anni nella silicon photonics

IBM: un percorso di quattro anni nella silicon photonics

La circolazione dell'informazione all'interno del sistema ad opera del fotone e non più dell'elettrone: questo lo scopo ultimo della silicon photonics, un ambito nel quale IBM, oltre ad altri colossi, sta compiendo importanti passi avanti

di pubblicato il nel canale Processori
IBM
 

Introduzione

Non molti giorni fa IBM ha divulgato un comunicato stampa nel quale parla del raggiungimento di un importante obiettivo nel contesto delle attività di ricerca e sviluppo della cosiddetta "silicon photonics", un argomento che abbiamo già avuto modo di affrontare più volte sulle pagine di Hardware Upgrade ed una branca della scienza che negli ultimi anni ha visto l'interesse di numerose aziende tecnologiche di primo piano oltre ad IBM.

Poco più di un anno fa, ad esempio, abbiamo avuto modo di illustrare ai lettori il percorso che sta compiendo Intel nel campo della silicon photonics (che nel nostro idioma si può poco elegantemente tradurre con i termini "fotonica basata sul silicio"). Due aziende del calibro di Intel ed IBM stanno investendo ingenti risorse in uno stesso campo: di certo non è una semplice coincidenza.

Tornando ad IBM: il traguardo di cui abbiamo parlato poco sopra è l'ultimo in ordine cronologico di una serie di passi,compiuti nel corso dell'ultimo lustro, che hanno lo scopo di sviluppare un insieme di tecniche e tecnologie ottiche capaci di andare progressivamente a sostituire le normali connessioni in rame all'interno dei sistemi computer e, ancora più oltre, all'interno dei chip e dei microprocessori. Ciò che IBM ha annunciato pochi giorni fa è lo sviluppo di un "avalanche photodetector", ovvero un sensore capace di "raccogliere" le pulsazioni luminose, amplificarle e "tradurle" in elettroni.

Per quale motivo utilizzare connessioni ottiche invece delle connessioni in rame? E' il dottor Tze-Chiang Chen, IBM Fellow e vicepresidente di Scienza e Tecnologia presso il Thomas J. Watson Research Center di IBM Research Division a Yorktown Heights, nonché principale protagonista di questa attività di ricerca, a spiegarlo in maniera efficace: "I più potenti microprocessori di oggi sarebbero in grado di eseguire molte più operazioni se solo fossimo in grado di trovare una maniera per incrementare il flusso di informazioni in circolazione all'interno di un computer. Noi siamo convinti che le comunicazioni ottiche siano la strada per eliminare questo collo di bottiglia e permettere ai chip di processare ancor più dati di quanto possibile oggi. In ambito high-performance computing l'innovazione deve ora spostarsi dalla computazione alle tecnologie di comunicazione interna".

In sintesi: rendere più efficienti e performanti le comunicazioni all'interno del sistema, intendendo con ciò anche la circolazione delle informazioni all'interno di uno stesso chip. Per fare questo è necessario utilizzare un mezzo differente da quanto fatto fino ad oggi (l'informazione nei sistemi attuali circola -semplifichiamo- grazie allo spostamento degli elettroni), e questo mezzo è rappresentato dalla luce, in particolare dai fotoni.

Abbiamo detto che IBM ha saputo raggiungere diversi traguardi nel corso di questi ultimi anni. Lo scopo di questo articolo è proprio quello di riassumere il percorso che IBM ha compiuto dal 2006 ad oggi, evidenziandone le quattro tappe principali:

-Dicembre 2006: gli scienziati IBM danno dimostrazione di una struttura "delay line" in silicio utilizzata per operazioni di buffering di 10bit di informazione codificata in pulsazione ottica.

-Dicembre 2007: IBM annuncia lo sviluppo di un modulatore elettro-ottico in silicio, capace di convertire i segnali elettrici in pulsazioni luminose, un prerequisito indispensabile per consentire la comunicazione ottica intra-chip.

-Marzo 2008: gli scienziati IBM presentano il più piccolo switch nanofotonico in grado di instradare il traffico nelle comunicazioni ottiche on-chip.

-Marzo 2010: i ricercatori IBM annunciano la realizzazione di un "avalanche photodetector" impiegando silicio e germanio per la conversione delle pulsazioni ottiche in segnali elettrici.

Si tratta, di fatto, dei quattro elementi cruciali ed indispensabili per gettare le basi della costruzione di un sistema di intra-connessioni ottiche on-chip. Nelle pagine seguenti cercheremo di ripercorrere queste tappe e di capire quale sia la destinazione ultima di un percorso che condizionerà in maniera preponderante l'evoluzione tecnologica dei prossimi decenni.

 
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