I chip laser di Intel potrebbero migliorare il funzionamento dei data center

Intel spera di rendere l'elaborazione molto più efficiente introducendo una tecnologia che sostituisca i tradizionali cavi dati in rame con collegamenti dati ottici più veloci. La svolta ha richiesto a Intel di adattare laser e altri componenti ottici su chip di silicio, che di solito trattano solo segnali elettronici.

Connessione chiara: Queste fibre ottiche, denominate ClearCurve, sono state sviluppate da Corning e Intel per sostituire i cavi in ​​rame e spostare i dati più velocemente. Il wafer di silicio sullo sfondo è modellato con chip in grado di convertire tra segnali elettrici e ottici.

La versione iniziale di quella che Intel chiama la sua tecnologia fotonica al silicio può trasmettere dati a velocità di 100 gigabit al secondo lungo un cavo di circa cinque millimetri di diametro. Intel lo offrirà per l'utilizzo di server di connessione all'interno di data center, dove può sostituire i cavi dati PCI-E che trasportano dati fino a otto gigabit al secondo e cavi di rete che raggiungono al massimo i 40 gigabit al secondo. L'ultima versione dello standard USB comune nei gadget di consumo può spostare i dati a soli cinque gigabit al secondo.

Lo stiamo lanciando nella produzione di massa e Intel ha deciso di fare un investimento significativo, afferma Mario Paniccia, che ha guidato per anni la ricerca sulla fotonica del silicio di Intel e ora è a capo del gruppo che lo commercializza. Abbiamo molti clienti. Le versioni future della tecnologia dovrebbero apparire al di fuori dei data center, forse nelle applicazioni consumer.

La tecnologia di Intel può ridurre significativamente i costi di gestione di un data center, i grandi cluster di elaborazione che elaborano dati, eseguono app e ospitano siti Web. Questo perché uno dei nuovi cavi ottici di Intel può sostituire 10 o più cavi in ​​rame PCI-E relativamente ingombranti che collegano i server impilati sullo stesso rack. Questi cavi impediscono il flusso d'aria utilizzato per raffreddare i server. I data center variano in termini di efficienza, ma è tipico che il raffreddamento rappresenti circa la metà del costo di gestione di un data center.

La tecnologia fotonica al silicio di Intel può essere utilizzata anche per sostituire i cavi di rete Ethernet convenzionali. Potrebbe consentire alle aziende di ripensare ai modi consolidati di organizzare i computer all'interno dei data center.

Intel ha sviluppato un piccolo circuito stampato che può essere aggiunto a un server per aggiornarlo alla tecnologia ottica. La parte più importante è un modulo compatto contenente uno o più chip di silicio (Intel non dirà quanti) in grado di convertire avanti e indietro tra i segnali elettronici di un computer e quelli ottici in grado di viaggiare lungo una fibra. Tra i componenti ottici all'interno dei chip ci sono quattro laser al silicio che possono trasmettere dati ciascuno a una velocità di 25 gigabit al secondo. Una scheda può avere più di uno di quei chip ottici, a seconda della larghezza di banda necessaria. Intel ha collaborato con Corning, nota soprattutto per aver inventato il Gorilla Glass utilizzato in molti dispositivi mobili, per sviluppare nuovi connettori e cavi per collegare le nuove schede ottiche.

L'attuale forma della tecnologia è stata modellata dal feedback di aziende tra cui Facebook, Microsoft e la società di cloud hosting Rackspace, alcune delle quali si sono impegnate a utilizzare la tecnologia, afferma Paniccia. Il prezzo e la disponibilità della tecnologia non sono stati annunciati, ma potrebbe creare un nuovo significativo flusso di entrate per Intel. Nel 2012 sono stati spediti in tutto il mondo 8,1 milioni di server, secondo IDC , e molte aziende come Amazon, Apple e Facebook stanno investendo pesantemente nei data center (vedi Inside Facebook's Not-So-Secret New Data Center ).

Intel sta anche lavorando con operatori di cluster di computer e super computer estremamente potenti, comprese agenzie governative statunitensi non specificate. È noto che le agenzie di intelligence come la National Security Agency e la CIA utilizzano computer ad alta potenza per elaborare e analizzare i dati raccolti attraverso la sorveglianza.

Oggi i server sono computer autonomi con processori, memoria e storage che occupano un singolo livello di un rack di server. L'aumento della larghezza di banda della fotonica al silicio consente invece di riempire un intero strato di un rack con processori, un altro con memoria e un terzo con spazio di archiviazione. Ciò può velocizzare gli aggiornamenti e aiutare a fare un uso migliore del raffreddamento indirizzandolo sui componenti che ne hanno più bisogno, afferma Pannicia.

Alcuni dei partner di Intel stanno prendendo in considerazione una versione più estrema di questo approccio. Vedrebbe memoria, processori e archiviazione dei dati tenuti in armadi completamente separati, tutti collegati con connessioni ottiche. Ciò potrebbe consentire ulteriori miglioramenti alla manutenzione e al raffreddamento. Potrebbe anche consentire la virtualizzazione della memoria in modo che venga allocata dinamicamente a software e server in base alle esigenze, un approccio più efficiente rispetto al fatto di averla associata a server specifici.

Andy Lawrence, vicepresidente della ricerca per le tecnologie dei data center con 451 Group, una società di analisi, afferma che il maggiore impatto della svolta ottica sarà sulla progettazione dei data center. Gli operatori dei data center non sono esattamente vincolati dalla tecnologia in rame esistente, ma sono molto limitati nel modo in cui dispongono le loro apparecchiature [e] progettano i loro data center, afferma. La fotonica del silicio dovrebbe liberare i progettisti.

La tecnologia di Intel sfrutta il fatto che il silicio utilizzato per realizzare i chip dei computer è trasparente alla luce infrarossa, mentre l'ossido di silicio, una caratteristica comune dei chip, è opaco. La luce può essere diretta intorno alla superficie di un chip di computer all'interno di semplici tubi di silicio con rivestimento in ossido di silicio, strutture facilmente realizzabili utilizzando tecniche di produzione di chip convenzionali.

Tuttavia, il team di Paniccia ha dovuto compiere importanti progressi scientifici nell'ottica per trovare il modo di realizzare gli altri componenti di un sistema di comunicazione basato sulla luce su un chip di silicio. Le parti più significative di questo sforzo sono state la creazione di un laser al silicio (vedi Bringing Light to Silicon ), un modulatore di silicio per codificare i dati in un raggio laser ( Moving Toward a Terascale Computer ) e un componente di silicio per convertire un segnale luminoso in un uno (Intel completa Silicon Photonics Trifecta).

Intel non ha parlato pubblicamente in dettaglio del progetto dal 2010, quando ha mostrato il primo chip funzionante per contenere tutti quei componenti (vedi Computing at the Speed ​​of Light). Negli ultimi due anni abbiamo cercato di capire come farlo in grandi volumi, afferma Paniccia, anche se non condividerà i dettagli delle soluzioni proposte da Intel. Sebbene Intel sia molto più avanti dei rivali sulla fotonica al silicio, IBM, HP e alcune aziende più piccole stanno lavorando su una tecnologia simile.

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