211service.com
Intels laserchips kunne få datacentre til at køre bedre
Intel håber på at gøre computeren langt mere effektiv ved at introducere en teknologi, der erstatter konventionelle kobberdatakabler med hurtigere optiske datalinks. Gennembruddet krævede, at Intel monterede lasere og andre optiske komponenter på siliciumchips, som normalt kun beskæftiger sig med elektroniske signaler.
Ryd forbindelse: Disse optiske fibre, kaldet ClearCurve, blev udviklet af Corning og Intel til at erstatte kobberkabler og flytte data hurtigere. Siliciumwaferen i baggrunden er mønstret med chips i stand til at konvertere mellem elektriske og optiske signaler.
Den første version af, hvad Intel kalder sin siliciumfotonikteknologi, kan transmittere data med hastigheder på 100 gigabit i sekundet langs et kabel, der er cirka fem millimeter i diameter. Intel vil tilbyde det til brug, der forbinder servere inde i datacentre, hvor det kan erstatte PCI-E datakabler, der bærer data med op til otte gigabit i sekundet, og netværkskabler, der i bedste fald når 40 gigabit pr. sekund. Den seneste version af USB-standarden, der er almindelig i forbrugergadgets, kan flytte data med kun fem gigabit pr. sekund.
Vi lancerer dette i masseproduktion, og Intel har besluttet at foretage en betydelig investering, siger Mario Paniccia, der har ledet Intels forskning i siliciumfotonik i årevis og nu leder den gruppe, der kommercialiserer det. Vi har mange kunder. Fremtidige versioner af teknologien er beregnet til at dukke op uden for datacentre, måske i forbrugerapplikationer.
Intels teknologi kan reducere omkostningerne ved at drive et datacenter markant - de store computerklynger, der knuser data, kører apps og hoster websteder. Det skyldes, at et af Intels nye optiske kabler kan erstatte 10 eller flere af de relativt omfangsrige PCI-E kobberkabler, der forbinder servere stablet på det samme rack. Disse kabler hindrer strømmen af luft, der bruges til at afkøle servere. Datacentre varierer i deres effektivitet, men det er typisk, at køling tegner sig for omkring halvdelen af omkostningerne ved at drive et datacenter.
Intels siliciumfotonikteknologi kan også bruges til at erstatte konventionelle Ethernet-netværkskabler. Det kunne give virksomheder mulighed for at gentænke etablerede måder at organisere computere på i datacentre.
Intel har udviklet et lille printkort, der kan tilføjes til en server for at opgradere det til den optiske teknologi. Den vigtigste del af det er et kompakt modul, der indeholder en eller flere siliciumchips (Intel vil ikke sige hvor mange), der kan konvertere frem og tilbage mellem en computers elektroniske signaler og optiske signaler, der er i stand til at rejse ned ad en fiber. Blandt de optiske komponenter inde i chipsene er fire siliciumlasere, der hver kan streame data med en hastighed på 25 gigabit i sekundet. Et kort kan have mere end én af disse optiske chips, afhængigt af hvor meget båndbredde der er behov for. Intel arbejdede sammen med Corning, bedst kendt for at opfinde Gorilla Glass, der bruges i mange mobile enheder, for at udvikle nye stik og kabler til at forbinde de nye optiske kort.
Den nuværende form for teknologien blev formet af feedback fra virksomheder, herunder Facebook, Microsoft og cloud-hostingfirmaet Rackspace, hvoraf nogle har forpligtet sig til at bruge teknologien, siger Paniccia. Priser og tilgængelighed af teknologien er ikke blevet annonceret, men det kan skabe en betydelig ny indtægtsstrøm for Intel. I 2012 blev i alt 8,1 millioner servere afsendt på verdensplan, ifølge IDC , og mange virksomheder som Amazon, Apple og Facebook investerer kraftigt i datacentre (se Inside Facebook's Not-So-Secret New Data Center).
Intel arbejder også med operatører af ekstremt kraftfulde computerklynger og supercomputere, herunder uspecificerede amerikanske regeringsorganer. Efterretningstjenester som National Security Agency og CIA er kendt for at bruge højtydende computere til at behandle og analysere data indsamlet gennem overvågning.
I dag er servere selvstændige computere med processorer, hukommelse og lagring, der rummer et enkelt lag af et serverrack. Båndbreddeboostet fra siliciumfotonik gør det muligt i stedet at fylde et helt lag af et rack med processorer, et andet med hukommelse og et tredje med lagring. Det kan gøre opgraderinger hurtigere og hjælpe med at udnytte køling bedre ved at dirigere den til de komponenter, der har mest brug for det, siger Pannicia.
Nogle af Intels partnere overvejer en mere ekstrem version af denne tilgang. Det ville se hukommelse, processorer og datalagring holdes i helt separate kabinetter, alle forbundet med optiske forbindelser. Det kunne muliggøre yderligere forbedringer af vedligeholdelse og køling. Det kunne også tillade hukommelse at blive virtualiseret, så den dynamisk allokeres til software og servere efter behov, en mere effektiv tilgang end at have den bundet til specifikke servere.
Andy Lawrence, vicepræsident for forskning for datacenterteknologier hos 451 Group, et analytikerfirma, siger, at det optiske gennembruds største indflydelse vil være på designet af datacentre. Datacenteroperatører er ikke ligefrem begrænset af den eksisterende kobberteknologi, men de er meget begrænsede i, hvordan de lægger deres udstyr ud [og] designer deres datacentre, siger han. Siliciumfotonik burde befri designere.
Intels teknologi gør brug af det faktum, at silicium, der bruges til at fremstille computerchips, er gennemsigtigt for infrarødt lys, mens siliciumoxid, et almindeligt træk ved chips, er uigennemsigtigt for det. Lys kan rettes rundt om overfladen af en computerchip inde i simple siliciumrør med siliciumoxidbelægning, strukturer, der let fremstilles ved hjælp af konventionelle chipfremstillingsteknikker.
Paniccias team måtte dog gøre store videnskabelige fremskridt inden for optik for at finde måder at lave de andre komponenter i et lysbaseret kommunikationssystem på en siliciumchip. De vigtigste dele af den indsats var at skabe en siliciumlaser (se Bringing Light to Silicon), en siliciummodulator til at kode data til en laserstråle (Moving Toward a Terascale Computer) og en siliciumkomponent til at konvertere et lyssignal til et elektronisk en (Intel fuldfører Silicon Photonics Trifecta).
Intel har ikke offentligt talt i detaljer om projektet siden 2010, da det viste den første fungerende chip til at indeholde alle disse komponenter (se Computing at the Speed of Light). I de sidste to år har vi fundet ud af, hvordan vi laver det i store mængder, siger Paniccia, selvom han ikke vil dele detaljer om de løsninger, Intel kom med. Selvom Intel er langt foran konkurrenterne inden for siliciumfotonik, arbejder IBM, HP og nogle mindre virksomheder på lignende teknologi.