2015年5月14日
IBM工程师们已经开发了一种CMOS集成纳米光子学技术，可能有助于生产100Gb/s的光收发器。这一最新发展将使数据中心能够为大数据和云计算应用提供更快的数据速率和带宽。
盒式纸箱携带几百个芯片，旨在为100 GB / s收发器，由IBM CMOS集成纳米光子技术制造的晶片切成薄片。光学和电路的密集单片集成和可扩展的制造工艺提供了一种经济高效的硅光子互连解决方案，适用于云服务器，数据中心和超级计算机的部署。（美国四分之一硬币为规模。）
在即将到来的计算解决方案中，硅芯片将不再使用电信号，而是通过电线使用光脉冲来远距离、高速传输信息。
硅光子学利用小型光学元件在超级计算机、大型数据中心和服务器中的计算机芯片之间发送光脉冲并以极快的速度传输大量数据。
这有助于解决与传统互连和拥塞的数据流量相关的问题。这一创新技术通过亚100纳米的半导体技术，在硅片上使用电路，将不同类型的光学部件并排集成在一起。
IBM公司开发的硅光子学芯片利用四种颜色的光在光纤中传播，而不是在铜线上传播，从而在计算机系统中传递信息。在一秒钟内，这个新的收发器可以以数字方式分享600万张图片或6300万条推文，或者在几秒钟内下载一部全高清数字电影。
让硅光电子技术为广泛的商业应用做好准备，将有助于半导体行业跟上大数据和云服务驱动的计算能力不断增长的需求。正如光纤通过加快数据流动而使电信行业发生了革命性的变化——给消费者带来了巨大的好处——我们对用光脉冲取代电信号的潜力感到兴奋。IBM研究高级副总裁兼总监Arvind Krishna表示，这项技术旨在使未来的计算系统更快、更节能，同时使客户能够实时从大数据中获取见解。
随着科技行业进入计算的新时代，云计算服务和IT系统需要快速处理和检查大量的大数据，主要是在云计算服务之间和数据中心内部。为了达到这个效果，数据必须在系统组件之间快速移动，没有任何大的阻碍。硅光子学不仅提高了响应时间，还通过减少计算组件之间和系统内部的数据瓶颈，提供了更快的大数据洞察力。
最新的CMOS集成纳米光子学技术集成了结构以及关键的电气和光学元件，从而提供了低成本的硅光子学解决方案，并允许在硅芯片上进行光纤封装。硅芯片代工厂可以采用标准的制造工艺，为大规模的商业化做好准备。
IBM的CMOS集成纳米光子学技术利用了光通信的特殊特性。这些特性包括跨千米距离的高速数据传输，以及在光纤内叠加不同颜色的光的能力，以增加传输的数据量，同时保持低能耗。这些特性集成在一起可以促进超级计算机、服务器机架和计算机芯片之间的快速数据传输，以减少现代互连技术带来的拥挤数据流量的限制。
光互连通过光纤光脉冲移动数据，是下一代数据中心和现代计算系统的重要组成部分。计算机的硬件部件，不论它们的大小，都可以通过光学互连轻松有效地以快速的速度相互通信。这种灵活的数据中心设计将有助于降低电力和空间成本，同时有助于提高不同领域用户的分析和性能能力。
目前，数据中心正在使用基于垂直腔面发射激光器(VCSEL)的光互连解决方案，该技术通过多模光纤发送光信号。对高数据速率和端口间距离的日益增长的需求导致了廉价的单模光互连技术的发展，这些技术能够解决多模VCSEL链路的距离和带宽限制。
新的CMOS集成纳米光子学技术提出了一种低成本的解决方案，以扩大光链路的数据速率。可以将光收发器(光或电)的关键部件集成在单个硅片上。这些元件是为了配合传统的硅片制造工艺而开发的。
IBM系统部门和IBM在苏黎世和纽约的工程师已经演示了一种参考设计，目标是长达2公里的数据中心互连。该芯片通过4种颜色的激光进行高速数据的接收和传输，每种颜色的激光起到了单独的25Gb/s光通道的作用。一个收发器设计中的四个通道可以在片上进行波长复用，从而在双工单模光纤上提供100Gb/s的带宽。这有助于降低部署在数据中心的光纤工厂的成本。
IBM将在2015年5月10日至15日在加州圣何塞举行的2015激光与电光大会上提供更多信息。详情将在题为“CMOS集成单片纳米光子发射机32gb /s无误差工作演示由迟雄、道格拉斯·m·吉尔、杰西·c·罗森伯格、乔纳森·e·普罗塞尔、马尔万·卡特、杰森·奥克特、多丽丝·维恩斯、约翰·埃利斯·莫纳汉、威廉·m·j·格林、威尔弗里德·海恩施和尤里·弗拉索夫交付。
IBM研究中心已经在硅光子学领域走在前沿10多年了。自2006年以来，该公司已经实现了一系列技术里程碑。IBM投资30亿美元开发下一代芯片技术，以满足对大数据和云计算系统日益增长的需求，硅光子学技术是其中的一部分。