В Intel создали самое быстродействующее фотоэлектронное устройство

Исследователи корпорации Intel сделали прорыв в исследованиях процессов производства полупроводниковых устройств, создав новое устройство транзисторного типа, способное кодировать данные в световых лучах. Возможность создания быстрых фотоэлектронных (т.е. оптоволоконных) модуляторов на базе обычных полупроводников открывает дорогу новому поколению очень дешевых высокоскоростных оптоволоконных соединений между ПК, серверами и другими электронными устройствами, а также между отдельными внутренними компонентами ПК.

В последнем выпуске журнала Nature рассказывается о том, как исследователи корпорации Intel смогли разделить луч света на два отдельных луча при прохождении через полупроводник и использовали инновационное устройство транзисторного типа, чтобы придать одному лучу электрический заряд, создавая при этом фазовый сдвиг. Когда два луча света снова соединяются, из-за фазового сдвига между двумя лучами свет на выходе из микросхемы включается и выключается с частотой более 1 ГГц (один миллиард бит данных в секунду), что в 50 раз превышает скорость, которая достигалась в полупроводниковых микросхемах ранее. Чередование включения и выключения света может быть преобразовано в единицы и нули, необходимые для передачи данных.

“Это значительный шаг вперед к созданию оптических устройств, способных передавать данные внутри системы со скоростью света, – говорит Патрик Гелсингер (Patrick Gelsinger), старший вице-президент и главный директор по технологиям корпорации Intel. – Это настоящий прорыв, который со временем распространится по всей отрасли и позволит создавать новые устройства и приложения. Благодаря этому Интернет будет работать быстрее, производительность компьютеров вырастет во много раз и появятся совершенно новые устройства, например, дисплеи с ультравысоким разрешением или системы визуального распознавания”.

До сегодняшнего дня для изготовления оптических устройств использовались дорогие и редкие материалы, а производственный процесс был очень сложным. Поэтому использование оптоволоконных устройств ограничивалось специализированными рынками глобальных сетей передачи данных и телекоммуникационных сетей. Созданный корпорацией Intel высокоскоростной оптоволоконный модулятор на полупроводниковой основе с производительностью свыше 1 ГГц демонстрирует пригодность обычных полупроводников в качестве материала, с помощью которых сфера применения высокоскоростных оптоволоконных соединений значительно расширится.

Программа по исследованию полупроводниковых фотоэлектронных устройств под названием Inside Silicon, Light and Electronics Can Work Together (“Полупроводники, свет и электроника могут работать вместе”) была начата в середине 1990-х годов. В основе программы лежали попытки протестировать и измерить включение и выключение транзисторов внутри микропроцессоров с помощью оптических средств. Хотя полупроводники выглядят непрозрачными для невооруженного глаза, они пропускают инфракрасный свет.

“Как рентгеновское зрение Супермена позволяет ему видеть сквозь стены, так и вы, если бы у вас было инфракрасное зрение, могли бы видеть сквозь полупроводниковые устройства, – говорит Марио Паниччиа (Mario Paniccia), директор по исследованиям полупроводниковых фотоэлектронных устройств корпорации Intel. – Благодаря этому становится возможным передавать в полупроводниках инфракрасный свет, имеющий ту же длину волны, которая обычно используется в оптических коммуникационных системах. Изменение электрических зарядов в транзисторах при подаче напряжения может использоваться для изменения поведения света при его прохождении через эти заряды. Это позволяет нам управлять такими свойствами света, как фаза и амплитуда, благодаря чему мы можем создавать полупроводниковые оптические устройства”.

Зачем использовать оптоволоконные системы связи в микросхемах?

Причина – ширина полосы пропускания. Частота в 1 ГГц, полученная на экспериментальном образце, эквивалентна передаче данных со скоростью миллиард бит в секунду по одному оптическому волокну. Исследователи Intel считают, что в будущем они смогут расширить возможности технологии до 10 ГГц и более. Одно фотоэлектронное соединение может включать несколько параллельных каналов данных, работающих с одной и той же пропускной способностью. Это может быть достигнуто за счет использования нескольких цветов света. В качестве аналогии можно привести прием нескольких радиостанций с помощью автомагнитолы или сотни каналов кабельного телевидения. Более того, оптоволоконные кабели защищены от помех и электромагнитного излучения, что дает им большое преимущество по сравнению с обычными соединениями на основе медной пары.

“У нас есть долгосрочная программа исследований, с помощью которой мы откроем возможности использования полупроводников в других областях. Наша долгосрочная цель – разработать интегрируемые оптические устройства”, – говорит Паниччиа. Отчет об этом исследовании был опубликован в № 428 журнала Nature от 12 февраля 2004 года. Доклад, озаглавленный “Высокоскоростные полупроводниковые оптоволоконные модуляторы на базе МОП-конденсаторов”, был подготовлен Аншенгом Лиу (Ansheng Liu), Ричардом Джонсом (Richard Jones), Линь Ляо (Ling Liao), Дином Самара-Рубио (Dean Samara-Rubio), Дороном Рубином (Doron Rubin), Одедом Коэном (Oded Cohen), Ремусом Николеску (Remus Nicolaescu) и Марио Паниччиа из подразделения Intel Corporate Technology Group. Копию доклада и дополнительную информацию по исследованиям корпорации Intel в области полупроводниковых фотоэлектронных устройств можно найти на сайте www.intel.com/technology/sp.

Читайте обзоры:

-->