计算机速度瓶颈破冰，IBM光芯片要超铜导线

蓝色巨人的研究员已经证明，光纤维技术可以通过更快的数据传导方式帮助电脑冲破如今的速度极限。

IBM研发工程师已经通过一项技术将速度又向前推进一步，叫硅光子学，这项设计是为了给计算机行业的瓶颈破冰。

硅光子通过光纤的超快数据传输能力与传统芯片技术联姻。发送数据的速度像光通过光纤一样，从而代替电子在铜导线中传输方式，这种方式在速度和传输距离方面都有优势。但是因为它很昂贵，因此它几乎只限于长途使用，如在不同的建筑物之间传输，城市间和大洲之间通信才会用。

但是IBM的研究人员演示了一款电脑芯片，这款芯片可以通过一个单独的光纤维同时发送和接收四组不同颜色的红外光，我们称之为多路复用技术。每个链接能以每秒25字节的速度传输数据，共100Gbps。这足以每2秒转移一部容量25GB的蓝光光盘的数据。

"这种基于多路复用的速度，结合芯片的一体化设计，绝对是行业首例。"IBM在周二的会议上声明。

图1：一个堆的IBM硅光子学示范芯片，每秒钟可以传输100字节的数据，原来四分之一的时间。--IBM研究院。

目前还处于实验室的演示芯片阶段，但是对硅光子的研究工作来说，如IBM，英特尔和Luxtera起到不小的作用；谷歌搜索、微软在线和Facebook社交网络在推进服务方面起到至关重要的作用，它们被安置在庞大的数据中心，周围挤满了数千台服务器。这些服务器如今通常通过铜线来连接，但是更多经济光纤连接可以帮助这些服务器统一成一个计算能力更加强大的模块。这就意味着提供更多先进的在线服务。

"人们想办法找到一个便宜的硅兼容光子技术，"Linley集团分析师David Kanter补充，"但是这项技术研发起来很不容易。"

硅光子技术和很多新技术相吻合，如自旋电子学，异形碳材料和量子计算，这些技术的发展在硅技术达到尽头以后，能够确保计算机行业的发展能够跟上步伐。这一稳步推进体现在摩尔定律上，摩尔定律是戈登.摩尔50年前创立，并以他的名字命名。

图2：IBM的新品照片显示，发射和接收的记录之间有四个光频率，而且覆盖在同一光纤维链接上。---IBM研究院。

商用之后

IBM的研究通常领先于商业应用，但是蓝色巨人预测这项工作以后会让公司得到收益。

"让硅光子技术为广泛商用做好准备，这将有助于半导体工业跟上每一次变革的步伐，而变革的驱动力则是来自于大数据和云计算对计算能力的需求。"Arvind Krishna解释道，他是IBM研究院的高级副主席和总监。所谓大数据服务显然依赖于数据分析，显著模式如购物、流量和产品需求。

Four-link技术能够让数据中心的光纤维成本锐减一半，IBM研究所的硅光子技术组经理Will Green说。

"四路复合波长进入一个光纤维意味着你能够在每个纤维中携带四倍的数据，因此这在你的互联系统中需要更少的纤维。"Green说，"事实上，转换成一个附加的系统等级的成本缩减不少，对于数据中心应用来说，安装纤维的预算就是现在的2倍。"

长远来看，光纤维链接能够将计算机和其它组件捆绑在一起。

能耗的限制几乎让处理器的速度达到顶峰--几乎没有芯片可以超过4GHz，这就意味着它们的内部时钟速度需要达到每秒40亿次。结果计算机工程师不得不寻找其他方式提高系统性能，并且硅光子的作用在于能够保持处理器装满他们需要的数据的情况下最高效工作，可以替代计算机大部分的闲置时间。

硅光子学的关键在于将光发射机和接收机--发接收机---更加靠近需要收发数据的处理器。这些组件最终将会叠加到前一个上面，通过一种叫做TSV的技术进行连接，An Steegen说，他任Imec公司大型Belgian-based芯片研究组副总。他预测，这个想法要经过多年的研究才能实现。

英特尔已经有一个长期存在的兴趣小组，与硅光子学和一项叫做light Peak的技术相关，它希望为计算机建立一个便宜的光纤连接。它从来没有把这个项目商业化，从而可以代替苹果和迅雷技术利用铜或者纤维链接可达到40Gbps。

速度如此之快，但是铜有着致命的长度限制。铜电缆可以达到3米，但是光纤可以达到60米。