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Martes, 29 diciembre 2015
Computación

Demostración del primer procesador que usa luz para comunicaciones ultraveloces

Unos ingenieros han conseguido poner a trabajar juntos a electrones y fotones dentro de un microprocesador de un único chip, un desarrollo histórico que abre la puerta al procesado ultrarrápido de datos y con un bajo consumo de energía.

 

El equipo de Vladimir Stojanovic y Krste Asanovic de la Universidad de California en Berkeley, Rajeev Ram del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, y Milos Popovic de la Universidad de Colorado en Boulder, todas estas entidades en Estados Unidos, crearon dos núcleos procesadores con más de 70 millones de transistores y 850 componentes fotónicos, en un chip de 3 por 6 milímetros. Fabricaron el microprocesador en una fábrica que produce en masa chips de ordenador de alto rendimiento, demostrando que su diseño es apto para la producción comercial en grandes cantidades.

 

El nuevo chip es un ejemplo del nuevo paso que ahora se comienza a dar en la evolución de la tecnología de comunicaciones por fibra óptica, al integrar en un microprocesador las interconexiones fotónicas, o entradas y salidas (I/O), necesarias para el "diálogo" con otros chips.

 

El desarrollo de este chip es un hito. Es el primer procesador que puede usar luz para comunicarse con el mundo exterior. Ningún otro procesador posee entradas y salidas fotónicas en el chip.

 

Comparadas con los cables eléctricos, las fibras ópticas son capaces de soportar un mayor ancho de banda, transportando más datos a velocidades más elevadas, a distancias mayores y necesitando menos energía. Si bien los avances en la tecnología de comunicaciones ópticas han mejorado de modo espectacular la transferencia de datos entre ordenadores, incorporar hardware fotónico a los propios chips de ordenador ha sido durante mucho tiempo un reto demasiado complicado.

 

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El microchip electrónico-fotónico que aparece iluminado ya sugiere con su aspecto que posee características especiales. Los rayos de luz que emanan del chip están dibujados para mostrar que el procesador se comunica con el mundo exterior usando luz. (Imagen: Glenn J. Asakawa, University of Colorado)

 

Ello se debe a que nadie hasta ahora había conseguido averiguar cómo posibilitar la integración de dispositivos fotónicos en la producción de hardware convencional utilizando los mismos procesos de fabricación que se usan para producir chips de ordenador. Cambiar dichos procesos es una opción poco atractiva económica y logísticamente. Haber conseguido dicha integración es decisivo, ya que de este modo no se generará un incremento en los costes de producción o en el riesgo de fallo de los transistores fabricados.

 

Los investigadores verificaron la funcionalidad del chip con las interconexiones fotónicas haciendo que ejecutase varios programas de ordenador, que necesitan enviar y recibir instrucciones y datos de y hacia la memoria. Así han demostrado que el chip tiene una densidad de ancho de banda de 300 gigabits por segundo por milímetro cuadrado, unas 10 a 50 veces mayor que la de los microprocesadores exclusivamente eléctricos del mercado.

 

Las entradas/salidas fotónicas en el chip son también eficientes energéticamente, usando solo 1,3 picojulios por bit, equivalente a consumir 1,3 vatios de energía para transmitir un terabit de datos por segundo. En los experimentos, los datos fueron enviados hacia y desde un receptor a 10 metros de distancia.

 

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