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IBM avanza con la nanofotónica de silicio

[12/12/2012] IBM ha demostrado que es comercialmente viable incorporar circuitos ópticos en procesadores de silicio usando las actuales técnicas de fabricación, lo cual podría dar pie a comunicaciones en computadoras radicalmente más rápidas y de menor costo.
La nanofotónica de silicio, como IBM llama a su tecnología, podría simplificar de manera radical y ampliar el diseño de los equipos de redes ópticas. De la misma manera en que los circuitos integrados proporcionaron una forma de empaquetar de manera sencilla miles de millones de transistores individuales en microprocesadores poderosos, la nanofotónica de silicio podría reducir los componentes ópticos en factores de forma más pequeños y mucho más poderosos.
Los investigadores discutirán su trabajo en el IEEE International Electron Devices Meeting esta semana en San Francisco. Describirán la manera en que IBM pudo construir moduladores ópticos y fotodetectores en un solo chip de silicio, usando técnicas estándares de fabricación de semiconductores de 90 nanómetros.
Tales componentes pueden usarse para crear un transceiver WDM (wavelength division multiplexing) en un chip que podría comunicar datos a tasas de hasta 25 Gbps. Con este proceso de fabricación, sería teóricamente posible desarrollar un solo chip que podría comunicar datos a un terabit por segundo o más.
Los investigadores de IBM han estado trabajando en esta tecnología por más de 10 años, sostuvo Solomon Assefa, científico de nanofotónica de IBM Research, que estuvo involucrado en el trabajo.
La compañía publicó una prueba de concepto para estas tecnologías en el 2010, pero este nuevo trabajo se concentra en cómo construir componentes ópticos usando los procesos de fabricación existentes, sin comprometer la confiabilidad o el desempeño de los transistores individuales. Se ha realizado trabajos adicionales sobre la formulación de una manera para fabricar componentes a costos razonables.
En general, transmitir datos con señales de luz puede ser mejor que usar electrones sobre cables, sostuvo Assefa. Las señales de luz se mueven más rápidamente que las señales electrónicas. Varias señales de luz con diferentes longitudes de onda pueden correr unas sobre otras en el mismo conducto. Igualmente, en condiciones óptimas, la luz puede viajar distancias más largas sin necesidad de regeneración.
En la actualidad, los componentes de red ópticos usados para correr redes de fibra óptica se encuentran ensamblados a partir de diferentes componentes individuales de silicio y fotónicos. Colocar toda esa funcionalidad en un solo chip ahorraría dinero porque aprovecharía las herramientas y los procesos que ya existen en la industria de la microelectrónica, señaló Assefa.
El silicio también permite una integración muy densa, detalló Assefa. En lugar de solo tener un solo camino, puedes tener 50. De un solo chip, puedes obtener una gran cantidad de ancho de banda.
Como resultado, la nanofotónica de silicio podría simplificar y reducir los costos de los componentes de routing que se necesitan para correr redes de fibra óptica. También puede usarse para facilitar una comunicación de datos más veloz dentro de las propias computadoras, remplazando los buses electrónicos que ahora se usan.
Un uso más inteligente de esta tecnología podría darse en el campo de la computación de alto desempeño. Los cuellos de botella en las supercomputadoras de la actualidad no son los propios procesadores sino la tasa a la cual se puede mover los datos entre los procesadores y la memoria. Sufren porque las interconexiones que existen se encuentran limitadas en el ancho de banda, no son escalables y son caras, afirmó Assefa.
Joab Jackson, IDG News Service