רשת אופטית בתוך מעבד CMOS

7 דצמבר, 2010

טכנולוגיית CMOS ISN של יבמ מאפשרת לייצר מעבדים הכוללים שכבת עיבוד, שכבת זיכרון, ושכבת רשת תקשורת אופטית פנימית

טכנולוגיית CMOS Integrated Silicon Nanophotonics מאפשרת לייצר מעבדים בגישה תלת-מימדית הכוללים שכבת עיבוד, שכבת זיכרון, ושכבת רשת תקשורת אופטית פנימית

חברת יבמ פיתחה טכנולוגיה המאפשרת לשלב רכיבים אלקטרוניים ורכיבים אופטיים על-גבי אותה פיסת סיליקון.

על-ידי כך התקשורת הפנימית בין אבני הבניין של המערכת מתבצעת באמצעות אותות אופטיים ולא אותות חשמליים כמקובל היום.

יבמ מעריכה שהטכנולוגיה תשפר באופן דרמטי את המהירות וביצועי התקשורת בין שבבים שונים המשולבים במערכת מחשב (System on Chip). הפיתוח נעשה במסגרת פרוייקט  IBM Exascale השאפתני, לפיתוח מחשב-על שיהיה מסוגל לבצע פעולות חישוב בקצב exaflop (מיליון-טריליון פעולות חישוב בשנייה ). מחשב כזה יהיה מהיר פי 1,000 מהמחשב המהיר ביותר כיום.

ייצור בתהליך CMOS סטנדרטי

הטכנולוגיה החדשה, CMOS Integrated Silicon Nanophotonics, פותחה ב-10 השנים האחרונות במעבדות המחקר של מסביב העולם. להערכת החברה, שילוב תקשורת אופטית ישירות על גבי שבב הסיליקון מאפשר לשפר פי 10 את צפיפות הרכיבים בפרוסת סיליקון, ולייצר אותם בציוד ייצור סטנדרטי.

הטכנולוגיה מבוססת על מערך של רכיבים משולבים, אקטיביים ופסיביים לתקשורת ננו-פוטונית, המאפשרים לטרנזיסטורים לחלוק שכבת סיליקון משותפת עם הרכיבים האופטיים. רכיבים אלה כוללים מודולטורים, גלאים אופטיים מבוססי גרמניום ומרבבי אותות. הם נועדו למלא את כל הפונקציות הקיימות במערכות אופטיות סטנדרטיות.

באתר של IBM Research מסבירה החברה שהמגמה הרווחת כיום בתעשייה מתמקדת בהאצת תהליכי העיבוד באמצעות מחשוב מקבילי וריבוי ליבות, אולם לא באמצעות פיתוח טכנולוגיות ליבה מהירות ויעילות יותר.

גישה תלת-מימדית

טכנולוגיית CMOS Integrated Silicon Nanophotonics היא בבסיסה טכנולוגיה תלת-מימדית שלפיה בנוי ה-SoC ממספר שכבות המקושרות ביניהן באמצעות מוליכים אנכיים.

השכבה התחתונה היא שכבת העיבוד, ויכולה להכיל כמה מאות ליבות עיבוד. מעליה נמצאת שכבת הזיכרון, כדי לאפשר למעבדים גישה מהירה אל זכרונות המטמון. בשכבה השלישית והעליונה מצוי המערך הפוטוני המכיל את אבני הבניין של מערכות אופטיות וכן מעגלים אנלוגיים כמו מגברים ודרייברים.

תפקידה המרכזי של השכבה הפוטונית הוא לספק קישוריות מהירה בין ליבות העיבוד, לנתב את התקשורת בצורה היעילה ביותר, ובמקביל לקשר בין השבב לבין העולם החיצון. היא בנויה במתכונת של רשת תקשורת פנימית ולכן קיבלה את השם Intra-Chip Optical Network. אחד מתכונותיה החשובות של הרשת הפוטונית הוא תהליך הייצור: היא מיוצרת בתהליך CMOS סטנדרטי, ולכן אינה דורשת התקנת מכונות ייצור ייחודיות וכפופה לחוק מור, הקובע שעוצמתה תוכפל בכל 18 חודשים.

פורסם בקטגוריות: אלקטרואופטיקה , חדשות , מחשבים ומערכות משובצות , סמיקונדקטורס