光芯片数据传输速率可提高50倍 显著降低能耗

（文心）据MIT Technology Review网站报道，长期以来，利用光连接而非电线传输数据的微处理器一直是芯片设计师的梦想，但多年来生产这类芯片的尝试均没有获得成功。

《自然》杂志在一篇文章中描述了这样一款芯片的原型，提供了一种颇有前景的实用设计。这款光-电微处理器由麻省理工学院、加州大学伯克利分校和科罗拉多大学的研究人员开发，集成有逾7000万个晶体管和850个光学组件。系统利用光导纤维、发射器和接收器，在处理器芯片和内存芯片之间发送数据。在演示中，系统运行一个显示和处理3D图像的软件，这一任务要求利用内部光连接从内存读取数据和运行代码。

MIT Technology Review表示，在能耗相同的情况下，与电线相比，光连接能更快地传输更多数据。在原型系统中，数据传输速率为每平方毫米300Gbps，是同类传统微处理器的10-50倍。加州大学伯克利分校研究人员孙辰(Chen Sun，音译)表示，带宽的增加能为数据中心节约大量能耗。他估计，在数据中心服务器能耗中，20%-30%用于在处理器、内存和网卡之间传输数据。美国自然资源保护委员会的分析显示，到2020年，美国数据中心每年耗电量为1400亿千瓦时，价值130亿美元，碳排放量为1亿吨。

尽管光连接被广泛应用在长途通信线路中，但将它用于服务器和芯片仍然相当困难。光组件制造成本很高，要求使用特殊工艺和材料，很难或不可能整合到当前的半导体生产线中。

MIT Technology Review称，把光组件与电子组件集成到一个芯片上尤其困难。孙辰表示，研究人员只能将光组件与非常简单的电路整合，而且价格昂贵。他及其合作者希望通过在现有半导体设备上制造光-电芯片降低成本。原型芯片是在GlobalFoundries的一条半导体生产线上制造的，这条生产线比较陈旧，在当前最先进的芯片制造设备上生产光-电芯片还有更多工作要做。

加州大学圣地亚哥分校电气工程师萨延·摩克杰(Shayan Mookherjea)说，利用光组件连接传统处理器和内存芯片是“一项重大技术成就”。他指出，以这种方式生产这类芯片要求蚀刻掉部分硅片，需要进一步提高可靠性。孙辰很乐观。他今年5月成立了一家公司，目的是把这一设计转化成商品。加州大学伯克利分校一个实验室在开发面向数据中心的产品，可能于2年内在市场上推出产品。