Casamento de "nova fotônica" com eletrônica tradicional = luz nos processadores.

Para fazer dialogar em altas taxas os cores dos futuros processadores, uma das vias empregadas consiste em instalar no processador uma minúscula rede óptica. A IBM acaba de apresentar, em primeira mão, um comutador fotônico miniatura capaz de gerar um fluxo de 1 terabit por segundo.

Multiplicar os cores é um bom meio de aumentar as performances de um processador. Mas, dentro de poucos anos, no lugar dos quatro ou oito cores dos bons processadores atuais, os chips contarão com dezenas... Um dos gargalos de estrangulamento será então a rapidez das trocas de dados entre eles. Hoje, de fato, os cores se comunicam por intermédio de milhões de finos fios de cobre. Mas a resistência elétrica desses condutores e a dissipação de energia sob forma térmica impõem um limite às velocidades previsíveis.

A ligação óptica constitui uma solução para ultrapassá-la. Há anos, a maioria dos fabricantes de processadores busca instalar redes ópticas no interior dos computadores, entre processadores, entre os cores de um mesmo chip e mesmo entre o processador e a memória. O desejo de todos é casar essa fotônica com a eletrônica tradicional, o que levou à exploração da via do silício para fabricar os elementos essenciais, diodos laser (que transformam o sinal elétrico em luz) aos fotodetectores (que efetuam a operação inversa) passando pelos condutores.


Um protótipo colocado em funcionamento

Nesse caminho, a IBM acaba de dar um passo. Em um artigo a ser publicado na revista Nature Photonics (High-throughput silicon nanophotonic wavelength-insensitive switch for on-chip optical networks), Yurii Vlasov, William Green e Fengnian Xia, que trabalham no centro de pesquisa Watson, apresentam um comutador óptico de tamanho microscópico. Esse minúsculo componente, com uma superfície de 50 milésimos de milímetros quadrados, pode receber um sinal óptico em uma de suas portas e orientá-lo para uma de suas três outras portas, com um tempo de comunicação muito baixo.

Figura 1. Esquema de um processador de oito cores (em verde) religados entre si por uma mini rede óptica, constituída de comutadores (representados pelas caixas negras) agindo como roteadores (ver sua estrutura na Figura 2). Cada um deles pode assegurar uma certa conexão. No exemplo, as trocas têm lugar entre os cores A e H, F e G, E e D.

Créditos: IBM

Segundo a IBM, cada comutador pode alcançar uma taxa de 40 Gb (gigabits) por segundo, para cada comprimento de onda. Esse circuito pode, de fato, apontar simultaneamente vários sinais luminosos com comprimentos de onda (logo, cores) diferentes. A equipe afirma poder, assim, alcançar uma taxa de 1 Tb (terabit) por segundo. A esperança, disse a IBM, é conseguir transmitir cem vezes mais informações por um consumo dez vezes menor.

Os três engenheiros dizem ter testado seu circuito em condições realistas, onde as temperaturas variam bastante na vizinhança, atingindo no momento valores elevados em nível do circuito (um core, por exemplo) que trabalha mais que os outros nesse instante.

Intel, Sun Microsystems e laboratórios privados ou públicos trabalham também na integração da fotônica dos materiais informáticos. Esse caminho parece, para o futuro, bastante seguro para que muitos nele se engajem...

Figura 2. Fotografia (tomada através de um microscópio óptico) do circuito experimental, mostrando os oito comutadores, compostos por cinco ressonadores.

Créditos: IBM

Futura-Science, consultado em 03 de abril, 2008 (Tradução - MIA).