Graças aos cientistas da IBM, a substituição dos fios de cobre por luz para transferir dados em velocidades aprimoradas e com eficiência energética ideal está ao nosso alcance.

No recente Simpósio de 2017 sobre Tecnologia e Circuitos VSLI em Kyoto no Japão, Os pesquisadores da IBM apresentaram seu trabalho inovador em um receptor óptico caro de 60 Gigabits por segundo (Gb / s).

Tendo implementação de baixo consumo de energia, este receptor óptico fornece um novo paradigma para a tecnologia de interconexão e tem o potencial de substituir as interconexões de cobre de 56 Gb / s. Além disso, espera-se que um transmissor óptico compatível seja lançado no próximo ano. Os dois dispositivos se complementarão para formar um receptor óptico completo integrado em CMOS (semicondutor de óxido metálico complementar) e prometem ser mais econômicos do que as interconexões de cobre padrão.

Engenheiro elétrico da IBM, Alessandro Cevrero, conta-nos mais sobre o desenvolvimento deste receptor óptico de baixo custo nesta curta entrevista.

Então, o que você está desenvolvendo exatamente?

Alessandro Cevrero (AC):Para ser exato, estamos desenvolvendo um receptor óptico de faixa única de 60 Gigabit por segundo com sinalização sem retorno a zero (NRZ), visando links baseados em laser de emissão de superfície de cavidade vertical multimodo (VCSEL) de baixo custo. Projetado em finFET CMOS de 14 nanômetros (transistor de efeito de campo fin), o receptor apresenta implementação de baixo consumo de energia com alta tolerância a jitter habilitada por relógio digital e recuperação de dados.

Você pode explicar em poucas palavras o que essa nova tecnologia significa?

(AC):Basicamente, poderemos substituir os links elétricos na curta interconexão de processador para processador, processador para memória, de gaveta a gaveta em um rack e de um rack a um switch de nível 1 em um data center.

Qual é a vantagem nisso?

(AC):Na verdade, é bastante revolucionário porque a partir de agora todas as interconexões acima de 1m serão eventualmente convertidas de elétrica para óptica, que não é apenas mais eficiente em termos de energia, ele também fornece muito mais largura de banda. Ao contrário dos links ópticos, links elétricos requerem equalização complexa para grandes volumes de dados e, portanto, consumir mais energia. Nossa tecnologia vence a concorrência, pois o uso de energia é bem menor - 120 miliwatts (mW) para o receptor e, eventualmente, 300 miliwatts (mW) para o transceptor completo. O que mais, o comprimento do cabo para nossa solução óptica se estende por até 100 metros - uma grande diferença para a oferta limitada de links elétricos de dois metros.

Você pode explicar a função da matriz CMOS?

(AC):Implementando todo o receptor de 60 Gb / s em um pequeno dado CMOS, dobra a velocidade de transmissão, essencialmente cortando o custo por Gigabit por segundo pela metade. Basicamente, nosso trabalho demonstra que um CMOS pode atingir boa sensibilidade óptica em taxas de dados acima de 32 Gb / s com consumo de energia muito menor do que uma solução SiGe, por exemplo. Esta tecnologia fotônica CMOS inovadora permite uma maior proximidade com o processador ou chip de switch, que fornece sensibilidade superior (-9 decibéis-miliwatts), permite conectividade de alta largura de banda e é ideal para os requisitos de alto rendimento da computação em nuvem.

É difícil fazer isso? Algum grande desafio?

(AC):Como o sinal para o receptor é bastante fraco, o maior desafio é amplificar o sinal sem corromper as informações. Para conseguir isso, precisamos ter certeza de que podemos transferir dados de forma confiável. Isso requer a obtenção de uma taxa de erro de bit (BER) de 10 -12, o que significa essencialmente que, ao transmitir 1012 bits, apenas um poderia estar incorreto. Neste nível, seríamos capazes de implantar nossos receptores em um data center real.

Quais são os próximos passos para sua pesquisa?

(AC):Atualmente, estamos trabalhando em um protótipo que visa acima de 70 Gb / s. Também já fabricamos um transmissor óptico, cujas medições devem começar no quarto trimestre deste ano.