Intel 矽光: 用光束取代導線傳遞電腦資料

英特爾公司宣布一項重大發展，將運用光束取代電子傳遞電腦資料。英特爾推出研究用產品原型 (research prototype)，採用全球首創整合雷射的矽光學資料連線技術。這種矽光連線技術能將資料傳送至更遠的距離，其速度較現今銅線技術快上許多倍。資料傳送速度最高能達到每秒 50gigabit，相當於傳送一部高畫質 (HD) 電影時的每秒速度。

現今的電腦元件皆利用銅線或電路板上的線路相互連結。由於運用銅等金屬傳送資料時會產生訊號遞減的問題，因此線路長度有其限制。這項因素限制了電腦的設計，迫使處理器、記憶體、以及其他元件之間的距離必須維持在數吋以內。今日發表的研究成果，象徵邁向新的里程碑，利用極細且輕盈的光纖，將更多資料傳送至更遠的距離，這將徹底改變未來電腦的設計，與將來資料中心的建構模式。

矽光技術 (Silicon photonics) 的應用層面將涵蓋整個運算產業。舉例來說，在如此高速的資料傳輸率下，我們可預見和整面牆一樣大尺寸的 3D 螢幕將進入家庭娛樂市場以及視訊會議，超高解析度將營造出深具臨場感的視覺效果，讓螢幕上的演員或家人栩栩如生。未來的資料中心 (data center) 或超級電腦，其元件可能散佈在建築物、甚至整個園區的四週進行高速的通訊聯繫，擺脫了笨重銅線在傳輸量與距離方面的限制。這將使資料中心的使用者，如搜尋引擎公司、雲端運算供應商、或金融資料中心等用戶，不僅得到充裕的效能與容量，還能降低空間與能源帶來的成本；或者是協助科學家建置出更強大的超級電腦，解決現今各種最難解的問題。

英特爾公司技術長暨英特爾實驗室總監 Justin Rattner 在加州蒙特利 (Monterey) 舉行的整合光子晶體研究 (Integrated Photonics Research) 會議中展示矽光鏈路 (Silicon Photonics Link) 技術。此一 50Gbps 的鏈路就像一個“概念平台”，讓英特爾研究人員測試各種新的想法，捨棄使用昂貴且製造難度高的材質，改用低成本且易製造的晶片所打造的光束，以實現持續開發讓光纖傳遞資訊的新技術願景。目前已有電信以及其他應用採用雷射傳送資訊，但目前的技術過於昂貴且體積龐大，不適合用在 PC 上。

Rattner 表示：「這項全球首創內建混合矽晶雷射的 50Gbps 矽光鏈路，就我們“矽化”光子 (siliconizing photonics) 的長遠願景而言，確實是一項重大的研究成果，替未來電腦、伺服器與家電的內部及對外連線，帶來高頻寬、低成本的光通訊技術。」

此 50Gbp 矽光鏈路原型背後經歷多年的矽光研究計畫，其中包含為數眾多的 “世界第一”成就。它內含矽傳輸及接收晶片，整合了先前英特爾所有突破性技術中的必要組件，包括在 2006 年與加州大學聖塔巴巴拉分校合作開發的首款 混合矽晶雷射 元件，以及在 2007 年發表的 高速光學調變器 (high-speed optical modulators) 與 光偵測器 (photodetectors) 。

發送器晶片有四條雷射光束，每條光束會進入一個光學調變器，將資料編碼成 12.5Gbps 速度的光訊號。四條光束匯集後輸出至一條光纖，整體數據傳輸率可達到 50Gbps。在鏈路的另一端，接收晶片會分出原始的四條光束傳導至光偵測器，再將資料轉成電子訊號。兩顆晶片都採用半導體產業熟悉的低成本製造技術。英特爾研究人員已著手提升調變器的速度，並增加每個晶片內的雷射數量，藉此提高資料傳輸率，並提供升級至未來 terabit/s 等級光纖的管道，能在一秒內傳送一部筆記型電腦內的所有資料。

此矽光研究計畫與英特爾的 Light Peak 技術是兩項獨立的計畫，皆屬於英特爾 I/O 策略的一環。Light Peak 技術是針對近期的應用所發展，能將多重通訊協定 10 Gbps 光連線技術用於英特爾用戶端平台 (client platforms)。矽光研究計畫則是透過矽整合的途徑，大幅降低成本，達到 tera 等級的資料傳輸率，讓光通訊的運用更寬廣。