Японский кремниевый чип передаёт данные со скоростью 200 Гбит/с благодаря замедленному свету

Японские исследователи создали компактный кремниевый модулятор, который переводит электрический сигнал в световой и передаёт данные со скоростью до 200 Гбит/с, — для центров обработки данных, где работает искусственный интеллект

Обычным кремниевым модуляторам длиной в несколько миллиметров приходится выбирать между эффективностью и скоростью: для потока свыше 100 Гбит/с на канал им нужны мощные отдельные усилители и сложная цифровая обработка сигнала. Новое устройство обходит это ограничение с помощью замедленного света. Он идёт по фотонному кристаллу — кремнию, пронизанному рядами крошечных отверстий, — медленнее и сильнее действует на материал, поэтому модулятор получился коротким: 320 микрометров, а вместе с электродами он занимает 0,4 квадратного миллиметра.

Скорость таких модуляторов раньше упиралась в искажения сигнала на высоких частотах. Их исправляет встроенный выравниватель: часть сигнала на чипе пускают через линию задержки и пересечение волноводов, и эту работу уже не нужно поручать электронике.

В опытах модулятор передавал 140 Гбит/с при простейшем способе кодирования — включении и выключении света — и тратил 26 фемтоджоулей на бит, причём ему хватало напряжения, которое выдают обычные современные микросхемы. С четырёхуровневым кодированием он достиг 180 Гбит/с совсем без цифровой обработки сигнала и 200 Гбит/с с простым цифровым выравнивателем на 11 коэффициентов — в современных передатчиках их бывает почти сто.

Отдельные усилители и сложная цифровая обработка потребляют ватты, поэтому новый модулятор, которому они почти не нужны, экономит энергию. По мнению авторов, такой подход может помочь создать плотные оптические каналы со скоростью в несколько терабит в секунду, встроенные прямо рядом с коммутационными микросхемами дата-центров.

Ранее по теме: Новый модуль Nvidia увеличит пропускную способность дата-центров в 4 раза

Источник: Nature