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Intel accelera la fotonica del silicio
I processori dei computer di oggi sono dispositivi strettamente elettronici, che trasmettono dati tramite elettroni che viaggiano attraverso fili di rame. Ma questa tecnologia è relativamente lenta e produce calore. Ora, i ricercatori di Intel hanno sviluppato un dispositivo ottico che potrebbe svolgere un ruolo chiave nella sostituzione di elettroni e fili di rame con fotoni e fasci di luce. Il team ha dimostrato un modulatore al silicio da record in grado di codificare i dati a una velocità di 30 gigabit al secondo, quasi la velocità di molti modulatori non in silicio attualmente utilizzati nell'hardware in fibra ottica.
Il modulatore al silicio più veloce al mondo, sviluppato dai ricercatori Intel, può scrivere 30 gigabit di dati su un raggio di luce ogni secondo. Sono più di 8.000 foto digitali al secondo.
Un modulatore al silicio in grado di funzionare a queste velocità, afferma Mario Paniccia, ricercatore Intel e direttore del Silicon Photonics Technology Lab, potrebbe consentire di progettare computer più veloci che includano chip fotonici. Inoltre, afferma Paniccia, potrebbe essere parte di un chip fotonico interamente in silicio che potrebbe essere utilizzato nelle reti in fibra ottica. Poiché i dispositivi in silicio sono facili da produrre in serie e relativamente economici, i chip potrebbero sostituire l'hardware di rete più costoso, riducendo il costo della larghezza di banda.
Storicamente, i dispositivi fotonici come modulatori e laser sono stati realizzati con semiconduttori esotici e costosi come il fosfuro di indio. Nel 2004, tuttavia, il gruppo di Paniccia ha dimostrato che con un'ingegnosa ingegneria, potevano far funzionare un modulatore al silicio a un gigabit al secondo. Nel 2005, hanno aumentato la sua velocità a 10 gigabit al secondo e hanno costruito un laser al silicio sorprendentemente buono (vedi Breakthrough di Intel). Per tutto il 2006, i ricercatori hanno modificato il loro design originale per rendere il laser al silicio più efficiente e più facile da produrre (vedi Bringing Light to Silicon).
Il gruppo Intel ha sostanzialmente sfatato il mito secondo cui il silicio non è buono per la fotonica, afferma Alan Willner , professore di ingegneria elettrica presso la University of Southern California a Los Angeles. E mentre il laser al silicio è importante, dice, un modulatore veloce è cruciale. I modulatori all'avanguardia di oggi funzionano a 40 gigabit al secondo e, affinché il silicio possa competere come materiale ottico, deve funzionare a velocità comparabili. Il modulatore al silicio da 30 gigabit al secondo di Intel è quindi un grosso problema, afferma.
Al centro del design del modulatore al silicio c'è un diodo, simile a quelli che si trovano nell'elettronica. La luce entra in un modulatore da un'estremità del dispositivo e viene divisa in due raggi. Entrambi i fasci passano attraverso diodi al silicio. Quando viene applicata una tensione a questi diodi, spostano la fase, o posizione, dell'onda luminosa. Questo sfasamento è ciò che codifica i dati: a seconda della fase della luce, può rappresentare a uno o un 0 .
La ricerca, pubblicata questa settimana in Optics Express , descrive in dettaglio la progettazione e la fabbricazione di un singolo modulatore al silicio da 30 gigabit al secondo. Modificando leggermente la composizione chimica dei diodi, Paniccia prevede di raggiungere le stesse velocità dei modulatori non in silicio disponibili in commercio. Riteniamo che questo design sarà estendibile a 40 gigabit al secondo in futuro, afferma.
Paniccia prevede che entro il 2010 i modulatori fotonici al silicio oi laser potrebbero essere pronti per la commercializzazione nell'industria delle fibre ottiche. Ma, dice, l'obiettivo del suo team è costruire un chip fotonico integrato. La parte davvero eccitante è che una volta che hai questi elementi costitutivi, puoi integrarli insieme, dice. Se prendi 25 di quei laser [silicio] e li dirigi in una serie di 25 modulatori, allora hai un terabit di informazioni tutte su un pezzo di silicio delle dimensioni della mia unghia.