IBM annuncia la nuova tecnologia CMOS Integrated Silicon Nanophotonics

Il team di scienziati e ricercatori che all'interno dei laboratori IBM lavora da oltre dieci anni allo sviluppo della silicon photonics ha annunciato oggi una nuova tecnologia di chip che consente di integrare elementi ottici ed elementi elettrici all'interno dello stesso chip di silicio, consentendo così di abilitare la comunicazione tra chip mediante l'impiego di pulsazioni luminose invece dei segnali elettrici e tracciando la strada per la realizzazione di chip più piccoli, più veloci e dalla maggiore efficienza energetica rispetto a quanto possibile attualmente con le tecnologie convenzionali.

La nuova tecnologia prende il nome di CMOS Integrated Silicon Nanophotonics e rappresenta il risultato di una serie di attività di ricerca e sviluppo condotte nei laboratori di ricerca IBM da un decennio. La tecnologia permetterà di cambiare e migliorare le modalità in cui i chip comunicano tra di loro, integrando dispositivi ottici e nuove funzioni direttamente su un chip di silicio, con una densità di integrazione superiore di dieci volte rispetto ai risultati ottenibili con le attuali tecniche di produzione.

Grazie alla nuova tecnologia IBM ha la possibilità di espandere ulteriormente il proprio programma nel campo dell'Exascale Computing, un ambizioso progetto di sviluppo di un supercomputer in grado di eseguire un miliardo di miliardi di calcoli al secondo (exaflop). Un supercomputer exascale avrà una velocità nellordine di 1000 volte superiore rispetto alle macchine esistenti oggi.

T.C. Chen, vicepresidente Science and Technology per IBM Research ha commentato: "Lo sviluppo della tecnologia silicon nanophotonics avvicina alla realtà la visione delle interconnessioni ottiche on-chip. Grazie alle comunicazioni ottiche integrate nei chip, la prospettiva di costruire un sistema power-efficient con prestazioni di classe exaflop è un passo più vicina alla realtà". ha dichiarato T.C. Chen, vicepresidente Sicence and Technology IBM Research.

La nuova tecnologia di IBM può inoltre essere messa in produzione utilizzando una linea CMOS senza la necessità di introdurre nuova strumentazione. Seguendo questo approccio i transistor in silicio possono condividere lo stesso strato di slicio dei dispositivi silicon nanophotonics. Per rendere possibile ciò i ricercatori IBM hanno sviluppato una serie di dispositivi silicon nanophotonics attivi e passivi, integrati e ultra compatti ridotti fino al limite fisico di quanto possibile con i dielettrici ottici.

"La nostra CMOS Integrated Nanophotonics promette incrementi senza precedenti nelle funzioni dei chip di silicio e nelle prestazioni grazie a comunicazioni ottiche a basso consumo tra rack, moduli, chip o anche all'interno di uno stesso chip" ha dchiarato il dottor Yurii A. Vlasov, manager del dipartimento Silicon Nanophotonics ad IBM research. "Il prossimo passo è stabilire la messa in produzione di questo processo in una fonderia commerciale utilizzando il processo CMOS di IBM".

Aggiungendo alcuni moduli di processo in più ad un flusso di fabbricazione CMOS standard, la tecnologia permette di realizzare diversi componenti silicon nanophotonics, come modulatori, fotorecettori al germanio e multiplexer ultra compatti per essere integrati nella circuiteria analogica e digitale CMOS.

La densità di integrazione di elementi ottici ed elettrici dimostrata dalla nuova tecnologia IBM non ha precedenti. Big Blue afferma che un singolo canale transceiver con tutta la circuiteria ottica ed elettrica di accompagnamento ha un ingombro di appena 0,5mm quadri, risultando cioè 10 volte più piccolo delle soluzioni precedentemente dimostrate dai rivali. La tecnologia è aperta alla costruzione di transceiver single-chip con di 4x4mm quadri in grado di comunicare a velocità nell'ordine dei terabit al secondo.

Lo sviluppo della CMOS Integrated Silicon Nanophotonics è il culmine di una serie di passi avanti che IBM ha compiuto negli ultimi anni, e che abbiamo già avuto modo di percorrere qualche mese fa all'interno di questo articolo. I risultati ed i dettagli di questa ricerca sono stati illustrati pubblicamente in una presentazione intitolata “CMOS Integrated Silicon Nanophotonics: Enabling Technology for Exascale Computational Systems” e tenuta da Yurii Vlasov in occasione del SEMICON di Tokyo.