Gracias a los científicos de IBM, Reemplazar los cables de cobre con luz para transferir datos a velocidades mejoradas y con una eficiencia energética óptima está al alcance.

En los recientes simposios de 2017 sobre tecnología y circuitos VSLI en Kioto, Japón, Los investigadores de IBM presentaron su innovador trabajo en un costoso receptor óptico de 60 Gigabits por segundo (Gb / s).

Tener una implementación de menor potencia, este receptor óptico proporciona un nuevo paradigma para la tecnología de interconexión y tiene el potencial de reemplazar las interconexiones de cobre de 56 Gb / s. Además, Se espera que le siga un transmisor óptico correspondiente en algún momento del próximo año. Los dos dispositivos se complementarán entre sí para formar un receptor óptico completo integrado en CMOS (semiconductor de óxido de metal complementario) y prometen ser más rentables que las interconexiones de cobre estándar.

Ingeniero eléctrico de IBM, Alessandro Cevrero, nos cuenta más sobre el desarrollo de este receptor óptico de bajo costo en esta breve entrevista.

Entonces, ¿qué estás desarrollando exactamente?

Alessandro Cevrero (AC):Para ser exactos, estamos desarrollando un receptor óptico de un solo carril de 60 Gigabit por segundo con señalización sin retorno a cero (NRZ), apuntar a enlaces basados ​​en láser emisor de superficie de cavidad vertical multimodo de bajo costo (VCSEL). Diseñado en CMOS finFET de 14 nanómetros (transistor de efecto de campo de aleta), el receptor presenta una implementación de baja potencia con una alta tolerancia a la fluctuación habilitada por el reloj digital y la recuperación de datos.

¿Puede explicar en pocas palabras qué significa esta nueva tecnología?

(AC):Básicamente, podremos reemplazar los enlaces eléctricos en la interconexión corta de procesador a procesador, procesador a memoria, de un cajón a otro dentro de un bastidor y de un bastidor a un conmutador de nivel 1 dentro de un centro de datos.

¿Cuál es la ventaja de eso?

(AC):De hecho, es bastante revolucionario porque a partir de ahora todas las interconexiones por encima de 1 m se convertirán eventualmente de eléctricas a ópticas, que no solo es más eficiente energéticamente, también proporciona mucho más ancho de banda. A diferencia de los enlaces ópticos, Los enlaces eléctricos requieren una ecualización compleja para grandes volúmenes de datos y, por lo tanto, consumir más energía. Nuestra tecnología supera a la competencia ya que su uso de energía es mucho menor:120 milivatios (mW) para el receptor y eventualmente 300 milivatios (mW) para el transceptor completo. Y lo que es más, la longitud del cable para nuestra solución óptica es de hasta 100 metros, una gran diferencia con respecto a la oferta limitada de enlaces eléctricos de dos metros.

¿Puede explicar la función de la matriz CMOS?

(AC):Implementación de todo el receptor de 60 Gb / s en un troquel CMOS pequeño, duplica la velocidad de transmisión, esencialmente reduciendo el costo por Gigabit por segundo a la mitad. Básicamente, Nuestro trabajo demuestra que un CMOS puede lograr una buena sensibilidad óptica a velocidades de datos superiores a 32 Gb / s con un consumo de energía mucho menor que una solución SiGe. por ejemplo. Esta revolucionaria tecnología fotónica CMOS permite una mayor proximidad al procesador o al chip del interruptor, que proporciona una sensibilidad superior (-9 decibeles-milivatios), permite una conectividad de gran ancho de banda y es ideal para los requisitos de alto rendimiento de la computación en la nube.

¿Qué tan difícil es lograr esto? ¿Algún desafío importante?

(AC):Como la señal al receptor es bastante débil, el mayor desafío es amplificar la señal sin corromper la información. Para lograr esto debemos asegurarnos de que podemos transferir datos de manera confiable. Esto requiere lograr una tasa de error de bits (BER) de 10-12, lo que esencialmente significa que al transmitir 1012 bits, solo uno podría ser incorrecto. En este nivel, podríamos implementar nuestros receptores en un centro de datos real.

¿Cuáles son los próximos pasos para su investigación?

(AC):Actualmente estamos trabajando en un prototipo dirigido a más de 70 Gb / s. También hemos fabricado ya un transmisor óptico, cuyas mediciones se espera que comiencen en el cuarto trimestre de este año.