Liens fibre optique sont déjà la principale méthode de transfert de données entre des groupes de serveurs dans les centres de données, et les ingénieurs veulent apporter leur incroyable bande passante au domaine de processeurs . Cette étape a un coût élevé mais la clé est dans ce qu'ils ont doublé Plasmonique (plasmonique) , une méthode par laquelle plusieurs processeurs pourraient être liés en utilisant la lumière mais sans besoin de fibre optique.
Les composants photoniques en silicium sont énormes par rapport à leurs homologues électroniques, et cela empêche pour l'instant leur utilisation dans des processeurs qui, comme vous le savez, fonctionnent avec des transistors de dimensions nanométriques. Cela crée des difficultés et des coûts supplémentaires considérables, mais les chercheurs de l'Université de Toronto aux États-Unis et BRAS elle-même pense qu’elles peuvent réduire considérablement ces problèmes.
Plasmonique, ou comment relier les processeurs à l'aide de faisceaux lumineux
Le fait que les composants photoniques en silicium soient beaucoup plus gros que les composants électroniques n'est pas parce que la technique ne permet pas de les rendre plus petits, mais parce que c'est une fonction des longueurs d'onde optiques, qui sont beaucoup plus grandes que les transistors actuels et les interconnexions en cuivre. qui relient les circuits. Les composants photoniques du silicium sont également trop sensibles aux variations de température, à tel point que les puces doivent comporter des éléments chauffants qui occupent environ la moitié de leur surface et de leur consommation d'énergie.
Lors d'une conférence virtuelle, un chercheur du laboratoire Amr S. Helmy a décrit de nouveaux composants d'émetteur-récepteur en silicium qui contournent les deux problèmes en s'appuyant sur la plasmonique plutôt que sur la photonique. Les résultats pointent vers des émetteurs-récepteurs capables de doubler (au moins) la bande passante tout en en consommant un tiers et en occupant 20% de la surface; De plus, ils pourraient être construits directement sur le processeur plutôt que sur des puces séparées comme c'est le cas avec la photonique au silicium.
Lorsque la lumière atteint l'interface entre un métal et un isolant à un angle peu profond, des plasmons se forment: des ondes de densité électronique qui se propagent le long de la surface du métal. De manière pratique, les plasmons peuvent voyager le long d'un guide d'ondes qui est beaucoup plus étroit que la lumière qui le forme, mais ils s'éteignent généralement très rapidement car le métal absorbe la lumière.
Ainsi, les chercheurs torontois ont inventé une structure pour tirer parti de la plus petite taille des plasmoniques et, en même temps, réduire considérablement la perte d'énergie. Appelé guide d'ondes plasmon hybride couplé (CPHW), il se compose essentiellement d'un empilement composé de silicium, d'indium, d'oxyde d'étain, de dioxyde de silicium, d'aluminium et plus de silicium. Cette combinaison forme deux types de jonctions semi-conductrices, une diode Schottky et un semi-conducteur à oxyde métallique, l'aluminium contenant le plasmon étant en commun entre les deux. Dans le métal, le plasmon à la jonction supérieure interfère avec celui à la jonction inférieure de telle sorte que la perte est réduite de près de deux ordres de grandeur.
En utilisant CPHW comme base, deux composants photoniques clés sont construits: un modulateur qui convertit les bits électroniques en photoniques et un photodétecteur, qui fait le contraire. Le modulateur n'occupe que 2 micromètres carrés et peut basculer entre les états à une fréquence de 26 GHz, la limite de l'équipement disponible pour les chercheurs, mais selon la capacité mesurée la limite théorique ne serait pas inférieure à 636 GHz.
Que ferait cette technologie?
La liaison de plusieurs processeurs présente d'énormes avantages en termes de calcul; Imaginez que nous puissions littéralement avoir deux processeurs fonctionnant simultanément dans le système, sans interfaces qui limitent leur bande passante. Actuellement il est possible de transmettre jusqu'à 39 Gbps, mais cette technologie permettrait de transmettre confortablement et sans avoir à recourir à la correction d'erreur à 150 Gbps, on parlerait donc de plus de quatre fois plus de bits par seconde et le tout intégré dans le même paquet, sans avoir à recourir à la technologie chiplet.
En bref, relier plusieurs processeurs de cette manière nous permettrait d'augmenter considérablement les performances qu'un processeur peut nous offrir aujourd'hui, et qui plus est, cela permettrait d'intégrer des processeurs dans des processeurs presque littéralement, multipliant les performances brutes par deux.
