El sàndwitx de xip: un xip electrònic (el xip més xicotet en la part superior) integrat amb un xip fotònic, col·locat damunt d'un centau a manera d'escala.Enginyers de Caltech i la Universitat de Southampton han dissenyat un xip electrònic integrat amb un xip fotònic capaç d'enviar dades a ultra alta velocitat mentre genera una calor mínima.
Encara que és poc probable que aquest sàndwitx de dos xips arribe a una computadora portàtil, el nou disseny podria influir en el futur dels centres de dades que manegen volums molt alts de comunicació de dades.
"Cada vegada que està en una videollamada, veu una pel·lícula o juga un videojoc en línia, està enrutando dades d'un costat a un altre a través d'un centre de dades per a ser processats", diu en un comunicat l'estudiant graduat de Caltech Arian Hashemi Talkhooncheh, autor principal d'un article que descriu la innovació de dos xips que es va publicar en el IEEE Journal of Solid-*State Circuits.
"Hi ha més de 2.700 centres de dades als EUA i més de 8.000 a tot el món, amb torres de servidors apilats un damunt de l'altre per a gestionar la càrrega de milers de terabytes de dades que entren i ixen cada segon".
Així com una computadora portàtil es calfa en la seua falda mentre l'usa, les torres de servidors en els centres de dades que ens mantenen a tots connectats també es calfen mentre treballen, només que a una escala molt major. Alguns centres de dades fins i tot es construeixen sota l'aigua per a refredar tota la instal·lació més fàcilment. Com més eficients puguen fer-se, menys calor generaran i, en última instància, major serà el volum d'informació que podran gestionar.
El processament de dades es realitza en circuits electrònics, mentre que la transmissió de dades es realitza de manera més eficient mitjançant fotònica. Aconseguir una velocitat ultraalta en cada domini és un gran desafiament, però dissenyar la interfície entre ells és encara més difícil.
"Existeix una demanda contínua per a augmentar la velocitat de la comunicació de dades entre diferents xips no sols en els centres de dades sinó també en les computadores d'alt rendiment. A mesura que augmenta la potència de còmput dels xips, la velocitat de comunicació pot convertir-se en un coll de botella, especialment sota condicions estrictes de limitacions d'energia", diu Azita Emami, professora d'enginyeria elèctrica i autora principal de l'article.
Per a fer front a aquest desafiament, l'equip de Caltech/*Southampton va dissenyar un xip electrònic i un xip fotònic des de zero i els cooptimizó per a treballar junts. El procés, des de la idea inicial fins a la prova final en el laboratori, va tardar quatre anys a completar-se, i cada elecció de disseny va impactar en tots dos xips.
"Vam haver d'optimitzar tot el sistema al mateix temps, la qual cosa va permetre aconseguir una eficiència energètica superior", diu Hashemi. "Aquests dos xips estan literalment fets l'u per a l'altre, integrats un en l'altre en tres dimensions".
La interfície optimitzada resultant entre els dos xips els permet transmetre 100 gigabits de dades per segon mentre produeixen només 2,4 picojulios per bit transmés. Això millora l'eficiència de potència electro-òptica de la transmissió per un factor de 3,6 en comparació amb l'estat actual de la tècnica. Un picojulio és una billonésima part d'un juliol, que es defineix com l'energia alliberada en un segon per un corrent d'1 ampere a través d'una resistència d'1 ohm, o al voltant de 0,24 calories.
"A mesura que el món es torna cada vegada més connectat i cada dispositiu genera més dades, és emocionant demostrar que podem aconseguir taxes de dades tan altes mentre cremem una fracció d'energia en comparació amb les tècniques tradicionals", diu Emami.
Cap comentari :