一场完美的风暴。更多的数据、功耗和带宽推动传统CMOS芯片制造工艺的替代方案

50亿互联网用户正在使用、创造和分享巨大的数据。 

即使数据的数量和类型在增加,创造和分享数据的机会也在各种设备中爆炸性增长,从家庭安全系统、电器、游戏系统、计算机和电话到处理社交媒体、流媒体内容、游戏和企业应用的巨大数据中心。Ericcson的一项研究指出,将有超过420亿台联网的物联网设备产生约177 ZB的数据(到2026年)。 

一份报告指出,每天有2.5万亿字节的数据被创造出来,世界上90%的数据是在过去两年里创造的。其中大部分数据是由全球近40亿社交媒体网站用户的增加所推动的。

毫不奇怪,考虑到远程学习和在家工作,持续的大流行只是进一步增加了世界对更多数据的渴求--以及更多的带宽来分享数据。根据一份行业报告,从2019年3月到2020年3月,家庭数据使用量增加了38%。同一份报告发现,在大流行期间,在家工作的工人从平均17%增加到44%,给网络带来更大的压力,并增加了数据使用量。  

Covid-19 also resulted in an increase of 138 percent in a group called power users consuming more than 1 terabyte of Internet data quarterly. Google alone counts more than 63,000 searches every second, or 5.6 billion daily searches.  
 

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GF计算和有线基础设施部门高级副总裁兼总经理Amir Faintuch解释了为什么硅光子学是数据革命的一个重要技术平台。

这些因素还没有开始理解新兴的metaverse的潜在影响,它将要求创建、存储和连接更多的数据--这些数据将需要以极低的延迟高速传输。元宇宙与人工智能、机器学习和虚拟现实以及互联设备的持续扩展一起,推动了数据的创造和传输。 

在数据中心,功耗已经与带宽一起成为一个关键的考虑因素。  

历史上,芯片行业一直依赖金属(铜)连接上的电气连接来实现系统间的互连。电气SerDes(串行解串器),最常见的电气I/O形式,正在达到其极限,并且没有超过112Gb/sec的可实现的路线图,因为在板级基于铜的互连中,巨大的信号损失使得在如此高的数据速率下,很难将数据传输到几厘米之外。  

下一波高性能计算架构需要一种新的I/O形式,以避免电气I/O造成的瓶颈。到2028年,大多数数据中心的短距离物理互连将是光学而不是电气。  

可插拔模块是将电信号转换为光信号的关键部件,反之亦然,即它是电-光接口。 

可插拔模块一直有两个关键优势。 

  • 标准化和互操作性--数据中心运营商可以从多个供应商那里采购模块,这通过创新和竞争推动了 "每Gbps "成本的下降。 
  • 模块化 - 数据中心运营商可以使用短距离光学器件穿越到数据中心一排机架的末端,也可以使用长距离光学器件到另一个数据中心。 

这种模块化也推动了开关盒和插入这些可插拔模块的盒子面板的外形和标准化。在数据中心机架顶部的典型开关盒中,多个可插拔模块被插入面板。从光信号到电信号的转换发生在面板上,高速电信号必须穿越电路板上的铜线才能到达开关ASIC。 

光通信解决方案准备在超大规模的数据中心、云计算和5G驱动的网络转型中实现新的性能水平。用于光通信的硅光子技术,也将成为迅速崛起的计算和传感应用的基础。 

请关注我们本系列的下一篇文章,以了解新方案的作用,将CMOS技术的成熟优势与基于硅光子学的更强大芯片的新功能结合起来。