Оптические модуляторы считались невозможными до тех пор, пока учёные не решили использовать явление интерференции света. В общем виде модулированный оптический сигнал можно получить путём интерференции опорного пучка света и пучка, прошедшего через материал, изменяющий показатель преломления под воздействием электрического тока (так называемый электрооптический эффект). К сожалению, кремний и здесь подкачал - его симметричная кристаллическая решётка не позволяет реализовать электрооптический эффект. На помощь вновь пришло легирование.
Учёные раздвоили кремниевый волновод и нарастили на одном из его плеч слой нитрида кремния, который растянул кристаллическую решётку кремния. Приложение к этому участку напряжения приводит к преломлению света в этом плече волновода. При этом в другом плече этот же поток распространяется без искажения.
Микрофотография участка плеча преломления света в модуляторе Маха-Цендера
Реализация всего модулятора Маха-Цендера и его варианты.
Объединение этих потоков на выходе приводит к их интерференции, при этом выходной поток будет модулироваться приложением напряжения к плечу волновода с нитридом кремния. Изобретать велосипед учёным не пришлось. Подобный эффект широко применяется в интерферометрах Маха-Цендера. Поэтому кремниевые модуляторы и демодуляторы назвали точно так же.
Кремниевые мультиплексоры
Множество модулированных световых потоков от множества лазеров с разной длиной волны может существенно повысить пропускную способность коммуникационного канала за счёт распараллеливания передачи данных. Но как это множество потоков объединить в один? Да ещё и таким образом, чтобы на выходе полученный суммарный поток снова можно было разделить. Здесь на помощь придут мультиплексоры. Оптические, естественно.
Идея оптического мультиплексора на основе массива волноводов (AWG)
Микрофотография AWG-мультиплексора
Оптический мультиплексор на основе каскада модуляторов Маха-Цендера
В настоящее время предложена технология микроминиатюрного мультиплексирования света путём его спектрального уплотнения (WDM - Wavelengths Division Multiplexing). Чаще всего для её реализации используют дифракционную структуру на основе массива волноводов и зеркал (AWG - Arrayed Waveguide Grating), в которой каждый пучок света движется по собственному волноводу, искривлённому в соответствии с его длиной волны. Смыкаясь, эти волноводы и дают результирующий спектрально-уплотнённый поток. Другим распространённым решением является использование каскада уже известных нам модулятров Маха-Цендера.
IBM SNIPER. Кремниевый терабит
Решения в области кремниевой фотоники, предложенные компанией Intel, направлены на продвижение фотонных технологий в области интерфейсов периферийных устройств. Ближайшей коммерческой перспективой является пятидесятигигабитный оптический вариант интерфейса Thunderbolt (возможно, к моменту промышленной реализации его назовут по-другому). В более отдалённой перспективе Intel рассматривает увеличение пропускной способности до двухсот гигабит в секунду. Сказать, что это быстро, значит не сказать ничего: например, содержимое диска DVD при такой скорости может быть передано за одну секунду.
Точно такую же цель поставила перед собой лаборатория IBM Research. Поставила и добилась! Правда, использовать свой терабит IBM планирует не в коммуникационных интерфейсах, а в высокоскоростных шинах, соединяющих ядра многоядерного процессора.
Межядерная коммуникация на основе кремниевой фотоники
Идея проекта SNIPER от IBM Research (синим цветом показана фотонная часть схемы)
Проект SNIPER является практической реализацией идеи нанофотоники, использующей рассмотренные выше "строительные блоки" для создания фотонной коммуникационной сети. Эта фотонная сеть интегрирована поверх многослойного "пирога" системы на чипе, включающем многопроцессорный модуль и модуль оперативной памяти. Имея выходы наружу, такая сеть обеспечивает подключение этой системы на чипе к высокоскоростной оптической шине данных, соединяющей процессор с периферией. Внутренняя же волноводная разводка обеспечивает маршрутизацию данных между ядрами процессорного модуля.
Шестиканальный фотонный модуль проекта SNIPER
В настоящее время проект SNIPER может похвастаться реализацией шестиканального модуля фотонного приёмо-передатчика, использующего гибридные кремниевые лазеры, модуляторы Маха-Цендера и мультиплексор на основе массива волноводов. Пропускная способность каждого канала этого приёмо-передатчика составляет двадцать гигабит в секунду. На подложке размером 25 квадратных миллиметров реализовано пятьдесят таких каналов, что обеспечивает тот самый терабит пропускной способности.
Фотонный чип проекта SNIPER, обеспечивающий терабитную пропускную способность
Что самое главное, SNIPER - уже не исследовательский проект. Библиотеки всех элементов фотоники для кремниевой литографии отработаны для производственного цикла. Как и методика их интеграции с КМОП-логикой системы на чипе.
Где в первую очередь будет применяться это решение? Конечно же, в суперкомпьютерных системах и датацентрах облачных вычислений. Там, где вычислительная мощность электронных схем больше всего нуждается в обмене данными со скоростью света.
Однако можно быть уверенным, что экспансия кремниевой фотоники в потребительскую вычислительную технику не за горами. Начнётся всё с интерфейсов подключения периферии, а там, глядишь, и шины для мультиядерных решений подтянутся, превратив скучный кремний внутри наших процессоров в сверкающий всеми цветами спектра магический кристалл.
Автор: Сергей Голубицкий
Опубликовано 28 июля 2011 года
Предоставляю слово Андрею aka X-Dron’у, который не просто поделился наболевшим, но и, трезво оценив ситуацию (ThinkPad от американской IBM и ThinkPad от китайского Lenovo - две больших разницы, заметных невооруженным глазом даже без захода в одесский порт), подсказывает реальный выход из трагикомедии собратьям по несчастью.
Бега вокруг клавы
Этот текст решил написать как предостережение для всех потенциальных покупателей ноутбуков Lenovo серии ThinkPad X100e, X120e, X121e, линейки Edge. Сначала хотел оставить только отрицательный отзыв на Яндекс-Маркет, но большое количество потраченного времени, денег и нервов подвигли на написание этого текста.
С начала весны возникло у меня желание купить компактный и достаточно производительный ноутбук на APU E350 AMD. Среди небольшого выбора долго облизывался в сторону Lenovo ThinkPad X120e. Но цена с установленной профессиональной 64-разрядной операционкой стартовала от 17т.р. Переплачивать не хотелось, тем более, что 64-разрядная ось для такой машинки – перебор.
И вот в один прекрасный день увидел в интернет-магазинах данную модель в комплектации 0596RZ4, без установленной операционной системы за 13тыс. рублей без рубля.
Машинка сама по себе вполне оправдала мои ожидания. Крайне был удивлен когда по по Wifi-G потянула HD-1080 рипы. Легкая, достаточно мощная, холодная (тихая, но не бесшумная), на батарее может тянуть до 5-5.5 часов. Единственное чего не хватало - индикаторов работы жесткого диска и CapsLock. Счастья не было предела.
Но радость от приобретения оказалась не долгой – 5 дней. На шестой день после очередного нажатия на клавишу «G» ее перекосило: верхний правый угол стал значительно выпирать над всей клавиатурой. Аккуратно вправил клавишу на свое место. После пары нажатий на нее ситуация повторилась. Через десяток подобных «вправлений» ситуация усугубилась – стал вываливаться и нижний правый край клавиши.
Не беда, ноут гарантийный, куплен меньше недели назад. Решил позвонить по гарантийным мастерским. В Питере их нашлось 6 фирм.
«АМЕТА ПРО» и «Бизнес Компьютер Центр» - работают только юридическим лицами и частников посылают сразу.
«АУРОВИЛЛЬ» сразу заявили, что проблемы с клавиатурой - не гарантийный случай и по гарантии ничего делать не будут.
«Марви СПб» – находятся в неудобном месте и работают в неудобное время.
Пошел в RSS (R-Style Service) - оказалось, что с Lenovo больше не работают ни в гарантийный период, ни после.
В этот же день (6-й после покупки) отдал ноут в магазин, в котором покупал. Пусть сами занимаются гарантийными обязательствами для юридических лиц им сподручнее. Совсем отказываться от чудесной машинки из-за какой-то клавиши не хотелось. Через пару дней звонят из магазина, говорят, что пришло заключение сервисного центра «Марви СПб» такого содержания: “При осмотре выявлены механические повреждения крепления кнопки «G», В связи с механическими повреждениями ремонт по гарантии не производится.” Но крепления отломались ИЗНУТРИ кнопки. После такого заключения я при всем своем желании не мог сдать ноут, как аппарат ненадлежащего качества.
