IDF Fall 2007, dal Tera Scale alle Mobile Sensing Platform

Un anno fa, nel corso dell'edizione 2006 dell'Intel Developer Forum, venne illustrato il percorso per giungere all'obiettivo rappresentato dal "Tera-Scale Computing", ovvero la realizzazione di processori, piattaforme, sistemi e interconnessioni tra essi in grado poter gestire la computazione di volumi di dati nell'ordine del terabyte.

Già allora venne sottolineato come un problema importante al quale trovare una soluzione è la realizzazione di un sistema di connessioni di I/O che non diventasse il collo di bottiglia e che permettesse la comunicazione e il trasferimento di moli di dati così elevate.

La soluzione fu individuata nell'impiego di sistemi di trasmissione ottici, ovvero in grado di utilizzare la luce sia come mezzo di trasmissione, sia come informazione, invece dei tradizionali sistemi basati su connessioni in rame. In particolare il percorso fu delineato in sei aspetti principali:

-un dispositivo in grado di emettere segnali luminosi;
-un dispositivo che permetta il routing dei segnali luminosi, ovvero che li indirizzi sul percorso appropriato;
-un dispositivo che moduli il segnale luminoso, ovvero che trasmetta il segnale luminoso attraverso un segnale portante;
-un dispositivo ricevente;
-la realizzazione di tecniche di assemblaggio a basso costo;
-l'integrazione all'interno di un chip.

Se lo scorso anno fu protagonista la tecnologia Hybrid Silicon Laser, individuata come elemento alla base dello sviluppo del primo di questi sei punti, a tenere la scena in questa edizione dell'Intel Developer Forum è invece l'annuncio della realizzazione di un Photo-Detector (letteralmente: rilevatore di luce - il dispositivo ricevente di cui sopra) realizzato sempre seguendo i principi della cosiddetta Silicon Photonics.

Ma cosa si intende, esattamente, con i termini Silicon Photonics? Questa dicitura, magari altisonante e futuristica, indica l'ambizione di Intel di voler coniugare la realizzare dispositivi fotonici, ovvero in grado di emettere, trasmettere, controllare, rilevare e gestire i segnali luminosi, con l'impiego del silicio, elemento oggigiorno normalmente utilizzato e lavorato, in modo tale da poter sfruttare le tecniche di produzione attualmente in uso nelle fabbriche permettendo così di poter dare luogo ad una produzione ad alti volumi e non dispendiosa.

Il silicio è un elemento che risulta ottimale al fine di instradare i segnali luminosi (esso infatti è trasparente alla radiazione infrarossa) ma tuttavia non possiede la proprietà di poter assorbire la luce, caratteristica fondamentale per la realizzazione di un dispositivo ricevente. E' quindi necessario abbinare il silicio ad un secondo elemento, che possa assorbire le radiazioni relative alle lunghezze d'onda di interesse e che sia al contempo compatibile con i processi di produzione CMOS, largamente utilizzati nell'industria per la realizzazione di circuiti integrati.

L'elemento che meglio si adatta a queste esigenze è stato individuato essere il Germanio. Vi sono tuttavia dei problemi da risolvere nella realizzazione di un dispositivo simile: la struttura cristallina del Germanio, infatti, è del 4% più larga rispetto a quella del Silicio. Questa differenza nella struttura cristallina potrebbe dare luogo a una serie di disomogeneità una volta che i due elementi vengono abbinati, disomogeneità che possono degradare le prestazioni di trasmissione creando rumore di fondo.

Intel ha comunque brillantemente superato questi problemi ed è stata in grado di realizzare un Photo Detector estremamente veloce, in grado di gestire 40 Gbit al secondo, con un'efficienza del 95% per ciò che concerne i fotoni rilevati e con un bassissimo rumore di fondo il quale, esprresso come "dark current" è inferiore a 200 nano Ampere.

Ovviamente l'obiettivo ultimo di Intel è quello di integrare il tutto in un unico chip, in modo tale da realizzare un dispositivo ricetrasmittente, da implementare all'interno delle piattaforme utilizzate nei centri di computazione dati, così da interconnettere tra loro le singole macchine, come ad esempio i singoli nodi di un cluster.