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Intel Silicon Photonics. Nos colamos en el laboratorio donde nació Thunderbolt

Intel Silicon Photonics. Nos colamos en el laboratorio donde nació Thunderbolt
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Como niños a los que hubiesen dejado solos en una juguetería. Así terminamos nuestro viaje a Intel. Tras hablarnos de núcleos, supercomputación y transistores, la compañía se reservó la mejor parte para el final, la visita guiada a uno de los rincones más privados de sus oficinas en Santa Clara, California. Lo que veis en la imagen es parte del lugar que vió nacer la tecnología Thunderbolt, el laboratorio de Silicon Photonics de Intel.

Silicon Photonics es el resultado de una quimera. Allá por 2001 el Dr. Mario Paniccia creó un láser que permitía ‘ver’ a través del silicio y analizar de forma automatizada los transistores. En ese momento, Paniccia barajó la idea de que quizá se podía construir un sistema de transmisión óptico basado en silicio. El propio Gordon Moore le advirtió de que el silicio no era capaz de transmitir luz y de que la idea, pese a que se barajaba desde los 80, se consideraba un imposible.

Silicon Photonics

El uso de silicio como conductor óptico permitiría abaratar el coste de los componentes de miles de dólares a apenas unos pocos dólares por componente. Con esta idea en mente y el permiso de Gordon, Paniccia reunió a un equipo de jóvenes ingenieros y les puso a trabajar en el proyecto de crear un transmisor óptico de silicio sin advertir a su recien creado grupo de que aquello se consideraba un imposible científico. Paniccia decidió aplicar literalmente aquella vieja máxima de ‘Lo hice porque no sabía que era imposible’.

Silicon Photonics

El día de navidad de 2003 se produjo el milagro. El equipo de Paniccia había creado el primer modulador óptico de silicio. Apenas un año más tarde ya tenían el primer láser del mismo material. El secreto de este pequeño milagro está en el germanio. Aunque incompatibles, el equipo de Silicon Photonics logró combinar germanio y silicio en la proporción correcta de manera que el primer componente generaba luz al someterlo a una corriente eléctrica mientras que el segundo amplificaba varios miles de veces el haz.

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Tras el modulador y el láser, el equipo de Silicon Photonics siguió diseñando distintos componentes del circuito de transmisión hasta llegar a un sistema capaz de transmitir datos a 1Gbps. En los dos años que siguieron, el equipo de Mario Paniccia refinó los componentes hasta lograr velocidades de 50Gbps, una marca 10 veces superior a USB 3.0 y 5 veces mayor que Thunderbolt.

De hecho, Light Peak se basa en la misma tecnología sólo que, por coste, decidieron cambiar el cable de fibra por uno cobre. En el laboratorio nos dicen que ya trabajan en las versiones 2.0 y 3.0 de Thunderbolt, aunque no pueden precisar cuando se lanzarán. Lo que sí nos dejaron caer es que, muy probablemente, Thunderbolt 2.0 sea integramente óptico.

Eliminar cuellos de botella

El objetivo de Intel ahora es utilizar el sistema óptico de transmisión para eliminar los cuellos de botella en las conexiones internas de los equipos. Bajo estas líneas teneis, ni más ni menos que una oblea con los primeros chips ópticos de memoria de de 50Gbps, cada uno de los circuitos de la oblea integra varios microláseres de Silicio. Cuatro de estos chips, integrados en un sistema DIMM de memoria óptico podrían elevar el total de RAM de un equipo hasta los 200GB.

Silicon Photonics

En servidores, las conexiones ópticas de bajo coste permitirían sacar la memoria o los procesadores fuera de los blade para ahorrar en costes (no haría falta comprar memoria nueva al cambiar de servidores) y optimizar la refrigeración. No importa el ancho de banda necesario ni la distancia entre componentes.

El dispositivo que ilustra la portada de este reportaje es el microscopio electrónico y el conjunto de sondas que usan en el laboratorio para testear los chips. Los instrumentos de medición son tan sensibles que se asientan en mesas con patas hidráulicas que varian su altura para compensar la más mínima vibración. Basta apoyarse en una de esas mesas para que un estruendoso siseo y una voz electrónica nos recomiende apoyarnos en otro lado.

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Creado el láser, es perfectamente posible cambiar su longitud de onda y color para distintas funciones o juntar varios haces para alcanzar velocidades de transmisión de 1Tbps. Los sistemas basados en láser de silicio consumen menos y generan menos calor, por lo que Intel baraja el utilizarlos para chips de telefonía móvil.

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Nuestros anfitriones no pudieron soltar mucha más prenda acerca de las sorpresas que nos depara este futuro de conexiones láser basadas en Silicio, pero algo nos dice que en los próximos años ya comenzaremos a ver más aplicaciones comerciales de esta tecnología que ya ha comenzado con Thunderbolt y que seguro que nos depara más de una sorpresa.

Más información | Intel Research

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