Intel spinge sui chip alla luce

Santa Clara (USA) – Intel afferma di essere riuscita a sviluppare il più veloce modulatore fotonico (a fibra ottica) al mondo, una sorta di transistor che, invece di controllare il flusso di corrente, controlla il passaggio di un fascio di luce.

I ricercatori del chipmaker di santa Clara affermano di aver stabilito un’assoluta pietra miliare creando un modulatore ottico in grado di operare alla frequenza di 1 GHz, oltre 50 volte superiore al precedente record di circa 20 MHz.

Come riportato sulla rivista Nature , i ricercatori hanno suddiviso un fascio di luce in due fasci separati mentre attraversava il silicio, e quindi hanno utilizzato un nuovo dispositivo simile a un transistor per colpire un fascio con una carica elettrica, provocando uno “sfasamento”. Quando i due fasci di luce vengono ricombinati, lo sfasamento provocato tra i due bracci fa accendere e spegnere la luce che esce dal chip a una velocità superiore a 1 gigahertz. Questa tecnica può essere utilizzata per modulare la luce nelle sequenze di 1 e 0 necessarie per la trasmissione dei dati.

“Si tratta di un passo avanti significativo verso lo sviluppo di dispositivi ottici in grado di trasferire i dati all’interno di un computer alla velocità della luce”, ha spiegato Patrick Gelsinger, senior vice president e chief technology officer di Intel. “Questa è la tipica innovazione che si diffonde nel settore nel corso del tempo e rende possibile lo sviluppo di altri tipi di dispositivi e applicazioni. Potrebbe portare a una maggiore velocità di Internet, alla realizzazione di computer a elevate prestazioni molto più veloci e alla diffusione di applicazioni ad ampia larghezza di banda, ad esempio display dalla definizione ultra elevata o sistemi di riconoscimento visivo”.

Intel ha spiegato che fino ad oggi per la produzione di dispositivi ottici commerciali sono stati utilizzati di preferenza materiali costosi e poco diffusi, che richiedono processi di produzione complessi e che quindi ne limitano l’utilizzo a mercati specializzati come quelli delle WAN (Wide Area Network) e delle telecomunicazioni. La produzione da parte di Intel di un modulatore ottico veloce basato su silicio con prestazioni superiori a 1 GHz dimostra la fattibilità del silicio standard come materiale utilizzabile per trasferire i vantaggi della fibra ottica ad ampia larghezza di banda in una gamma molto più ampia di applicazioni per il computing e le comunicazioni.

L’integrazione fra silicio e componenti ottiche aprirà la strada, secondo Intel, allo sviluppo di chip in grado di combinare funzionalità logiche digitali e collegamenti ottici per la comunicazione ad alta velocità. Questo dovrebbe ridurre fino a 100 volte il costo delle connessioni ottiche e, nello stesso tempo, far schizzare verso l’alto la velocità di elaborazione e di trasferimento dei dati dei futuri computer.

Intel afferma che fra i traguardi più importanti raggiunti con lo sviluppo di questo nuovo modulatore fotonico non c’è solo la velocità con cui questo è in grado di accendere e spegnere il fascio di luce, ma anche i costi di produzione, paragonabili a quelli dei transistor tradizionali.

Ecco i vantaggi e le applicazioni pratiche di questa nuova generazione di circuiti ottici.


La più grande potenzialità dei chip optoelettronici è data dalla possibilità di utilizzarli per costruire sistemi che non sono situati in un unico luogo fisico ma le cui parti comunicano ad altissima velocità attraverso la luce. Questa tecnologia renderà anche possibile lo sviluppo di una nuova classe di applicazioni di computing per la trasmissione di video ad alta definizione verso le case centinaia o addirittura migliaia di volte più velocemente di quanto sia possibile oggi.

Intel prevede di introdurre sul mercato i primi chip basati su modulatori ottici verso la fine dell’attuale decennio.

Intel ha avviato la ricerca nel campo della fotonica in silicio (Silicon Photonics) a metà degli anni 90, nel tentativo di testare e misurare la commutazione dei transistor all’interno dei microprocessori con sistemi ottici. Anche se il silicio appare opaco a occhio nudo, è in realtà trasparente alla luce a infrarossi.

“Così come la vista a raggi X di Superman gli permette di vedere attraverso i muri, con la vista a infrarossi potremmo vedere attraverso il silicio”, ha commentato Mario Paniccia, director della ricerca sulla Silicon Photonics per Intel. “In questo modo è possibile convogliare la luce a infrarossi nel silicio, che corrisponde alla stessa lunghezza d’onda tipicamente utilizzata per le comunicazioni ottiche. Il modo in cui le cariche elettriche si spostano in un transistor quando viene applicata la tensione può essere utilizzato per cambiare il comportamento della luce quando attraversa queste cariche. Questo ci ha portato a esplorare la possibilità di manipolare le proprietà della luce, ad esempio la fase e l’ampiezza, per produrre dispositivi ottici basati su silicio”.

Il motivo è la larghezza di banda. La velocità a 1 GHz degli attuali dispositivi sperimentali equivale a un miliardo di bit di informazioni trasferite in una singola fibra. Secondo i ricercatori Intel, questa tecnologia può essere aumentata fino a velocità di 10 GHz o superiori nel futuro. Un singolo collegamento fotonico può supportare diversi canali di dati simultanei alla stessa velocità utilizzando colori differenti di luce, allo stesso modo in cui nelle autoradio vengono trasmesse più stazioni radio o nelle TV via cavo centinaia di canali. Inoltre, i cavi in fibra ottica sono immuni all’interferenza elettromagnetica e alla diafonia, che sono i principali ostacoli alla realizzazione di interconnessioni in rame ad alta velocità.

“Abbiamo avviato un programma di ricerca a lungo termine per esplorare la possibilità di sfruttare le nostre competenze nel silicio in altre aree, con l’obiettivo di sviluppare dispositivi ottici integrati nel futuro”, ha concluso Paniccia.