innovazione tecnologca e applicazioni ottiche

["Andrea Agostini" <lonanoda at tin.it>]

da puntoinformatico.it

Intel spinge sui chip alla luce

Il gigante dei chip annuncia di aver raggiunto un traguardo molto importante
nello sviluppo di circuiti che, al posto dei tradizionali transistor,
utilizzano modulatori di luce. Per computer e connessioni ultraveloci

13/02/04 - News - 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.

2. La luce del futuro

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.