IBM 公開「綠光學」網路技術原型

IBM researchers unveil green optical network technology prototype
http://www.physorg.com/news123432868.html

February 28, 2008

IBM 研究者今日公開一種至今所開發出來，最快速且高速整合的光學資料匯流排原型。這種原型技術以節能的方式提供龐大的頻寬需求，應用範圍從手機到超級電腦。這可能徹底改革我們在各種不同的應用上存取、使用與共享資訊的方式。

這種技術使用光而非導線來傳輸資訊。這將能夠，例如，以一顆 100 W 燈泡的電力，每秒傳輸 8 Tb 的資料 -- 相當於 5000 條 HD 視訊資料流。

如此巨大的頻寬意味著能大幅增加整個資料中心的節能效果，並加速大規模資料組的分享。潛在的優勢相當廣泛，除了能以高速分享各種資料（影音、科學運算）之外，在所謂的綠色運算倡議下，亦可大幅降低超級電腦的電力需求。以典型 100 公尺長的連接來說，這種新光學技術所消耗的電力能比現今的電子式連接減少百倍以上，也比當前的商業化光學模組省了 10 倍電力。

這種新原型，稱為「綠光學連接（green optical link）」，被設計成符合 petaflop 甚至是 exaflop 超級運算的頻寬需求。就其本身而論，在一年之前同樣的研究團隊宣佈相關工作後，已經有了重大進展。這種新技術將光學晶片與光學資料匯流排連同標準元件結合至單一封裝中。

"去年，我們引介一種光學收發器（transceiver）晶片組，那能利用高度訂做的部件與程序，在一秒之內傳輸一部 HD 電影。就在一年之後，我們現在利用印刷電路板將這些高速晶片與密集整合之光學「導線」連結在一起。現在我們甚至建構了一個更快的收發器，並非使用訂做的零件，而是全部使用標準的、在商業上可取得的部件與工具，" IBM 研究者 Clint Schow 說。"這並非理論性實驗或著設置於實驗室獨特狀態下的晶片，而是能夠在未來二年之內問世的晶片組。這項創新憑藉著一種事實，我們使用與電子學相同的同樣封裝（技術）來製造光學（晶片組）。"

這種具有光學能力的電路板稱為「optocards（光卡）」，利用低損耗（low-loss）的聚合物光學波導在傳輸器與接收器之間引導光線。這種技術由 IBM Zurich Research Lab 的科學家所開發。由這種 optocards 所建構的完整資料匯流排，不只包含了大量的高速通道也將它們封裝至空前的密度：每個波導通道比人類頭髮的直徑還要小。整套系統封裝方法的獨特之處在於，它利用混合晶片的整合來製造高度整合的光學模組，稱為 optochip。

這項技術的應用則包含了從手機到超級電腦，從消費性電子到健康照護。（應用略譯）


IBM 新綠光學網路技術背後的規格

這種 optochip 是種利用傳統的表面黏著焊接製成的、包含多種零件的 3D 組合構成，與現今大量製造的電子晶片類似。10 Gb/channel 的資料匯流排則是模組對模組的整合、32 個通道的光學資料連接在印刷電路板上的首度示範。在晶片或模組之間高頻寬的光學通訊已經在科技文獻中探討超過 10 年，而且恰當的技術的各個層面也已經被引介。IBM 現在組合出一個功能完整與整合的解決方案，在晶片等級的光學互連領域中是個重大的進展。藉由提供各種高密度平行光學，IBM 已經加快實用的、高容量的，晶片間互連的真實世界部署前景。

除了光學資料匯流排外，IBM 也開發一種平行光學收發器模組，具有更高數量的通道，以及加速的運作：有 24 組傳輸與接收器，每一個均已 12.5Gb/s 的速度運作。總雙向資料傳輸率是空前的 300 Gb/s，近乎前代效能的二倍。與當前商業化光學模組相較，收發器在 1/10 的體積上提供了 10 倍以上的頻寬，這種新收發器使用標準 850 奈米的 VCSELs（垂直共振腔表面發射雷射），這是可以在一般電腦滑鼠上發現之低價裝置的高速版本。藉由聚焦在這些低成本、低耗能的的創新封裝方式上，IBM Research 對於未來廣泛採用的光學通訊先行鋪路。

此研究的細節將在加州 San Diego 所舉行的 2008 Optical Fiber Communications Conference 當中的二場簡報中發表：Clint Schow "300-Gb/s, 24-Channel Full-Duplex, 850-nm, CMOS-Based Optical Transceivers". Fuad Doany "Chip-to-Chip Board-Level Optical Data Buses".

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