IBM Nanophotonics, chip più piccoli, veloci e risparmiosi

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Una nuova tecnologia per i chip di IBM integra moduli ottici ed elettrici sullo stesso pezzo di silicio, consentendo ai chip dei computer di comunicare tramite impulsi di luce (anziché tramite segnali elettrici), tecnica che dovrebbe consentire di realizzare chip più piccoli, più veloci e con maggiore risparmio energetico rispetto a quanto possibile con le tecnologie convenzionali.

Ricercatori IBM hanno annunciato una nuova tecnologia per i chip che integra moduli ottici ed elettrici sullo stesso pezzo di silicio, consentendo ai chip dei computer di comunicare tramite impulsi di luce (anziché tramite segnali elettrici), tecnica che dovrebbe consentire di realizzare chip più piccoli, più veloci e con maggiore risparmio energetico rispetto a quanto possibile con le tecnologie convenzionali.

La nuova tecnologia, battezzata CMOS Integrated Silicon Nanophotonics, è il frutto di un decennio di sviluppo e, una volta brevettata, modificherà e migliorerà il modo di comunicare dei chip, integrando funzioni e moduli ottici direttamente su un chip in silicio e permettendo di ottenere una densità di integrazione 10 volte migliorata rispetto a quanto fattibile con le attuali tecniche di produzione.

La società prevede che la Silicon Nanophotonics aumenterà sensibilmente la velocità e le prestazioni dei chip e favorirà l’ambizioso programma Exascale di IBM che si propone di sviluppare un supercomputer in grado di elaborare un milione di miliardi di operazioni in virgola mobile — o un Exaflop — al secondo (un supercomputer Exascale sarà all’incirca mille volte più veloce del computer più veloce di cui disponiamo oggi).

Oltre a combinare moduli ottici ed elettrici su un singolo chip, la nuova tecnologia può essere prodotta sul front-end di una linea di produzione CMOS standard, senza richiedere attrezzatura nuova o speciale. Con questa nuova tecnologia, i transistor possono condividere lo stesso strato di silicio con dispositivi nanofotonici. Per rendere possibile questo approccio, i ricercatori hanno sviluppato una serie di dispositivi nanofotonici al silicio, attivi e passivi ultracompatti ed integrati, scalandoli fino al limite della diffrazione, la dimensione minima che l’ottica dielettrica può permettersi.

 ggiungendo solo pochi moduli di elaborazione a una catena di produzione CMOS standard, è possibile ottenere una varietà di componenti nanofotonici al silicio, come modulatori, fotorilevatori al germanio e multiplexer ultracompatti a divisione di lunghezza d’onda, da integrare con i circuiti CMOS digitali e analogici ad alte prestazioni. Il risultato è la possibilità di produrre ricetrasmettitori a comunicazione ottica single-chip in una fonderia CMOS standard, anziché assemblarli con più pezzi realizzati tramite una dispendiosa tecnologia di semiconduttori compound.

La densità di integrazione ottica ed elettrica dimostrata dalla nuova tecnologia non ha precedenti: un singolo canale di ricetrasmissione, completo di tutti i circuiti ottici ed elettrici necessari, occupa solamente 0,5mm2 – 10 volte meno di quelli precedentemente annunciati da altre società. La tecnologia è disponibile per la produzione di ricetrasmettitori single-chip con una superficie di 4x4mm2 che possono ricevere e trasmettere più di un Terabit al secondo, ovvero più di un trilione di bit al secondo.

Fonte
PR IBM 

[A cura di Mauro Notarianni]