Компании IBM удалось применить принципы волоконной оптики к процессорам. Цель — улучшить внутренние коммуникации в электронных устройствах и одновременно снизить энергопотребление процессоров. Центральным элементом технологии является «оптический волновод», использование которого увеличивает скорость передачи данных на 80 %.
Исследователи IBM разработали инновационную технологию для более быстрой передачи данных между компонентами в центрах обработки данных. Они разработали «полимерные оптические волноводы» — устройства, позволяющие точно направлять световые лучи для передачи информации (как это делает оптическое волокно) между чипами.
Эти волноводы являются частью технологии совместной упаковки оптики (CPO — Co-Packaged Optics) — подхода, при котором оптические компоненты и электронные чипы непосредственно интегрируются на одной подложке. С помощью этой технологии IBM намерена оптимизировать обмен данными между чипами и снизить потери энергии.
Исследователи считают, что их инновация может значительно улучшить передачу данных в любом IT-устройстве, особенно в центрах обработки данных. Эта технология также может принести пользу сектору искусственного интеллекта, ускорив обучение моделей и сократив связанные с этим затраты на электроэнергию.
Переход от электрических к оптическим соединениям
В центрах обработки данных внутренние соединения между микросхемами на печатных платах и другими компонентами сегодня основаны на медных проводах, по которым передаются электрические сигналы. Такой способ работы имеет ряд ограничений, начиная с высокого энергопотребления. Кроме того, эти провода могут стать настоящим узким местом из-за низкой пропускной способности. В результате графические ускорители (GPU) иногда вынуждены ждать данных, которые им необходимо обработать, теряя время и энергию.
Чтобы решить эти проблемы, IBM предлагает свой модуль CPO. «Как мы все знаем, лучшей технологией связи является оптоволокно, поэтому оно повсеместно используется для дальней связи», — пояснил Мукеш Кхаре, генеральный менеджер IBM, на пресс-конференции, посвященной этой технологии. В пресс-релизе компания отмечает, что это устройство обеспечивает гораздо более высокую пропускную способность, чем электрическая передача данных, сокращая время простоя графических процессоров и ускоряя обработку данных.
Покомпонентное изображение прототипа модуля CPO. © IBM
Хотя оптические волокна очень тонкие, их соединение в пучок может быстро занять много места на небольшом чипе. Например, четыре волокна диаметром 250 микрон занимают один миллиметр. IBM преодолела это препятствие с помощью своего полимерного волновода, который позволяет организовать волокна гораздо компактнее. Таким образом, исследователи смогли увеличить плотность передачи данных в шесть раз по сравнению с аналогичными существующими технологиями, что значительно повысило пропускную способность.
Эта инновация позволяет интегрировать до 51 оптического канала передачи данных на миллиметр по краю каждого чипа. В результате скорость передачи данных по оптическим волноводам в 80 раз выше, чем при использовании традиционных электрических соединений. Кроме того, сборка системы значительно ограничивает потери света при передаче.
IBM утверждает, что ее устройства прошли все необходимые для производства испытания на прочность. Прототипы подвергались экстремальным условиям: температура варьировалась от -40°C до 125°C, а также высокому уровню влажности. Оптические соединения также проверялись на гибкость и механическую прочность.
Читайте все последние новости технологии на New-Science.ru
