互动科普

人们对网络带宽的需求与日俱增，而光芯片或将是唯一能始终满足这种需求的传输介质。

撰文 褚波

目前，企业和个人对于网络极度依赖，在创造了大量数据的同时，对更新更好的应用和服务的需求也是与日俱增，因此寻找一种能快速传递大量信息的传输方式迫在眉睫。正是这种需求，推动了光通信的进步。

在传输数据时，由于光网络是利用光脉冲来加速数据流，而不是通过导线发送电子，因此可以大大加快数据传输速度。为了实现这种通信方式，科学家一直希望找到一种方法，可以将光信号和低成本、大批量的芯片制造技术结合起来，以生产低成本的光芯片。

在此背景下，IBM公司的科学家最近研制出了一种原型光芯片“Holey Optochip”，这是世界首个并行光收发模块（parallel optical transceiver），每秒可以传输1Tbps的数据——相当于每秒可以下载500部高清电影，或者让十万人同时享受10Mb宽带上网。

Holey Optochip的制造，需要使用一种新方法，在标准的硅CMOS芯片上打48个孔。因为这些孔的存在，光信号就能从芯片背面进入24个接收器和24个发射器通道（每个孔对应一个接收器或发射器），使得Holey Optochip成为了一种高性能、低能耗的光学模块，把数据的传输速度提升到了创记录的水平。另外，这款原型产品所采用的元器件目前都已经商用，这为该芯片的商业化大规模生产提供了可能。

同时，研究人员在制作Holey Optochip时，也考虑了能耗因素，把整个收发器的能耗控制在5W以下，也就是说一个100瓦灯泡所消耗的能量，就足以支持20个收发器的运行。对于需要高速运算的企业来说，利用这种低能耗光芯片，可以在执行高强度分析、数据建模与预测等任务时，减轻能耗压力。

Holey Optochip显示出的特性说明，高速度、低功耗的网络互连在短期内是可以实现的，而光学器件或许是唯一一种传输介质，可以始终满足迅速扩增的带宽需求。据预测，未来的计算将主要依靠光芯片技术，它将促进云计算、超级计算机和数据中心的发展。不过，光芯片的商业化，或许还得等待一段时间才能实现。