當今數據中心的需求正以驚人的速度增長，需要重大創新才能跟上。與此同時，隨著摩爾定律即將終結，傳統互補金屬氧化物半導體 (CMOS) 技術的縮放和創新速度有可能放緩。
實現現代數據中心所需創新的一項有前途的技術是集成光子學。處于這一努力的最前沿的是英特爾，它最近宣布開設一個全新的集成光子學研究中心。 本文將一窺光子學在數據中心的優勢，并詳細了解英特爾的新研究中心。
數據中心的電氣挑戰
傳統上，數據中心依賴于傳統的電子產品，這些電子產品與通過銅導體的電子流有關。這些電子設備在歷史上運行良好；然而，它們最近引起了研究人員的關注，特別是對于數據密集型應用程序。
今天的數據中心的物理規模、處理的數據量和所需的數據速率都顯著增加。 所有這些因素通常導致互連電纜更長、工作頻率更快，以及隨后增加的寄生阻抗，明確與互連有關。
電阻和電感寄生阻抗與頻率的關系
圖片由 Hossam Sarhan 和 Mentor 提供
這些寄生效應帶來了有害影響，例如功耗增加、發熱和互連延遲；隨著對數據中心的需求增加，所有這些只會變得更糟。
與此同時，摩爾定律正在放緩，這意味著除此之外，電子性能提升的總體速度也受到了顯著阻礙。
為什么選擇集成光子學？
研究人員一直希望通過提議使用集成光子學來嘗試和抵消所有這些。 本質上，在傳統電子學與電子通過銅導體的流動有關的地方，光子學與通過使用專用波導的光子（即光）流動有關。
一個集成光子電路的例子
圖片由 Edmund Optics提供
與數據中心中的電子產品相比，光子學具有多種優勢。首先，光子作為光，比電子更接近實際光速（快 10-100 倍）——這意味著集成光子學可以實現比傳統電子學更快的數據速率和更高的帶寬。
除此之外，穿過波導的光子幾乎不會受到其他光子的干擾，總體上提高了 SNR 和信號完整性。最后，集成光子學比傳統電子學更節能，從而節省電力并提高熱性能。
英特爾的新研究中心
為了推動集成光子學的發展，英特爾宣布將開設一個全新的集成光子學研究中心。 新研究中心正式名稱為英特爾數據中心互連集成光子學研究中心，將為數據中心開發新的光子技術，主要關注互連技術。
在此范圍內，該中心將研究的主題包括：
光學 I/O 技術擴展和集成
CMOS 電路和鏈路架構
包集成
光纖耦合
英特爾已經宣布了幾名將加入新研究中心的研究人員，他們來自加州大學圣巴巴拉分校、華盛頓大學、加州大學伯克利分校等機構。
推動光子學向前發展
隨著數據中心的規模、速度和容量不斷擴大，很明顯傳統電子產品將不再削減它。集成光子技術有望成為新一代技術，有助于克服當今數據中心面臨的一些嚴峻挑戰。
英特爾的新研究中心已將自己置于這場潛在革命的最前沿，有望為技術和行業帶來重大推動。除了Synopsys 的光子學設計工具 和Cadence 的光子集成電路 (PIC)等公司之外，這項新業務還可以刺激其他公司加入光子學“潮流”。甚至有傳言稱，蘋果也在研究這項技術。
總而言之，看看集成光子學將在哪里以及如何發展并可能成為主流技術將會很有趣。
