A Fujitsu bejelentette, hogy kifejlesztettek egy kompakt szilícium-alapú fotonikai fényforrást, mellyel a processzorok közötti nagy volumenű, gyors adatátvitelt támogató optikai kapcsolat hozható létre. A vállalat elgondolásánál egy olyan fénykibocsátó komponensről van szó, melynél többkomponensű félvezető bocsátja ki és erősíti fel a fényt, majd egy szilíciumtükör határozza meg a hullámhosszt. Az új módszer számottevő előrelépés, mivel korábban, ha az optikai adóvevőkbe épített szilícium-alapú fotonikai fényforrás és a fényforrás által kibocsátott fénybe adatokat kódoló, elektromos jelet optikai jellé alakító komponens hőingadozást észlelt, akkor potenciálisan megszűnhetett az összhang a fényforrás és a modulátor hullámhossza között, aminek következtében a fény nem továbbított információt. Ennek megfelelően a működési hullámhosszok összhangjának fenntartásához hőszabályozásra volt szükség, amit a Fujitsu új megoldása szükségtelenné tesz.
Kell a sebesség!
A jelenlegi kutatások szerint az exaflop-kategóriájú szuperszámítógépek megépítésére még az évtized vége előtt lehetőség lesz. Probléma azonban a processzorok közti adatátviteli tempó. Bekalkulálva a várható fejlődést olyan nagy sebességű és kapacitású összekapcsolási megoldásokra lesz szükség, amelyekkel a processzorok másodpercenként többször tíz terabites sebességgel tudnak adatokat továbbítani egymásnak. Ezeket sajnos a jelenlegi rézkábel-alapú elektromos csatlakozók nem szolgálják ki, így új megközelítésre van szükség.
Az optikai kapcsolat régóta fejlesztés alatt áll, és számos megoldás épül már rá. Az optikai adóvevő adó komponense egy fényforrásból és a fényforrás által kibocsátott fényt kódoló optikai modulátorból áll. Utóbbi szerepe megválasztható, és jó megoldás lehet erre a célra a kompakt és energiahatékony gyűrű rezonátor. Ez a nevének megfelelően egy gyűrű alakú optikai hullámterelőből készült rezonátor, ami szilícium-alapú fotonikában rendkívül apró méretű – akár mikronnyi sugarú – is lehet. Az eddigi megoldásoknál azonban probléma, hogy az optikai adóvevő a CPU mellett helyezkedik el, így ennek a hullámhossza, valamint a gyűrűrezonátor-alapú optikai modulátor működési hullámhossza nem esik egybe a CPU-ból származó hő miatt, és így esetlegesen nem kódolható az információ a fényben. A megfelelő összhanghoz hőszabályozó mechanizmusra van szükség, ami azonban akadályozza az egyszerű, kompakt és energiahatékony adóvevő kialakítását.
Van megoldás
A Fujitsu olyan komplat szilícium-alapú fotonikára épülő fényforrást dolgozott ki, melynek működéséhez nincs szükség hőszabályozásra. A fényforrás egy szilíciumtükörből és egy félvezető optikai erősítőből áll. A szilíciumtükör egy gyűrű rezonátort és egy hullámhosszt szabályozó Bragg-reflektort tartalmaz. A fényforrásban és az optikai modulátorban egyaránt megtalálható gyűrű rezonátorok mérete tökéletesen egyforma, így CPU hője azonos változást okoz a fényforrás hullámhosszában és az optikai modulátor működési hullámhosszában. Gyakorlatilag emiatt nincs szükség a jelenlegi technológiánál használt hőszabályozó mechanizmus alkalmazására, és az optikai adóvevő is kompaktabb, energiahatékonysága pedig jobb lehet, továbbá a gyártás is olcsóbban oldható meg. Az adó komponens mérete 1 mm alá zsugorítható. Az egységeket sorba rendezve a nagy kapacitású optikai csatlakozóhoz olyan optikai adóvevő alakítható ki, amelyet kis mérete folytán a CPU-modulra lehet szerelni. Mindez új lehetőségeket nyit meg az 1 EFLOPS-nál is nagyobb teljesítményt kínáló szuperszámítógépek és a felsőkategóriás szerverek processzorai között található optikai csatlakozás kialakításánál.
A fejlesztés persze közel sincs végleges állapotban, de az elgondolás komoly lehetőségeket rejt magában, így a később érkező szuperszámítógépek akár építhetnek a technológiára.
