激動(dòng)人心 IBM展示首款片上硅光芯片 下一代HPC基礎(chǔ)

下一代芯片技術(shù)中最令人感到激動(dòng)的，莫過(guò)于可顯著降低系統(tǒng)功耗、同時(shí)提升帶寬的硅光電子應(yīng)用。這種用于“芯片到芯片”(chip-to-chip)的通訊方式，在硅片上用光來(lái)作為信息傳導(dǎo)介質(zhì)，因此能夠取得比傳統(tǒng)銅導(dǎo)線更優(yōu)異的數(shù)據(jù)傳輸性能、同時(shí)將能量消耗降低到令人難以置信的級(jí)別?，F(xiàn)在，IBM宣稱已將這一技術(shù)提升到了更高的層次，并且將一個(gè)硅光集成芯片塞到了與CPU相同的封裝尺寸中。

需要指出的是，硅光技術(shù)一直是高性能計(jì)算的一個(gè)重要研究領(lǐng)域，并且被視為超算的長(zhǎng)期發(fā)展中不可或缺的一環(huán)。

上方的圖表展示了要達(dá)到的“百萬(wàn)萬(wàn)億次”(Exaflop)目標(biāo)所需的消耗，DARPA主管Bob Colwell認(rèn)為在任何情況下都是不可能的，因?yàn)閹捄湍苄Х矫娴?ldquo;成本”太過(guò)高昂。

如果通過(guò)“光連接”，每Gb帶寬的能耗將僅為1mW，而每Gb的帶寬成本也只需2.5美分——與當(dāng)前的$10美元相比，優(yōu)勢(shì)相當(dāng)明顯。

下方圖片展示了硅光子技術(shù)的當(dāng)前進(jìn)展，連接器是被整合到主板端。而IBM的最新研究，已經(jīng)成功地將硅光陣列整合到了與CPU相似的封裝之中——盡管暫未與CPU整合到一起。

打造硅光芯片的一大障礙，就是如何應(yīng)用導(dǎo)波技術(shù)(waveguides)。當(dāng)前階段的硅光應(yīng)用大多還是將設(shè)備和接收器放在了靠近主板的這一端，而沒(méi)有將布線延伸到封裝中。

為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，IBM公司不得不開(kāi)發(fā)出了連接硅和聚合物的導(dǎo)波技術(shù)，而不論它們截然不同的大小尺寸——這是通過(guò)“逐漸變細(xì)”并“精確對(duì)準(zhǔn)”兩個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

那么，運(yùn)用這一技術(shù)的消費(fèi)類產(chǎn)品何時(shí)會(huì)到來(lái)呢?

盡管用光在計(jì)算機(jī)上傳輸數(shù)據(jù)的概念已經(jīng)有數(shù)十年的歷史，但我們似乎無(wú)法在短期內(nèi)看到這項(xiàng)技術(shù)給消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)帶來(lái)的改變。

究其原因則是，百萬(wàn)萬(wàn)億次級(jí)別的高性能計(jì)算在帶寬和功耗上都與銅線有很大的差異，而開(kāi)發(fā)和使用的成本也不是任何人都能夠輕松承擔(dān)的。

如果非要說(shuō)一個(gè)時(shí)間，我想其走向主流還需要至少五年的時(shí)間(或許7-10年)。