Новые процессоры и перспективные технологии микроэлектроники, разработка которых ведется сегодня в корпорации Intel.

Уже 40 лет основным направлением деятельности корпорации Intel (www.intel.com) остается развитие и совершенствование микропроцессоров — центрального элемента цифровой эры. Микрочип — это «мозг» ПК, основа технических новинок и популярных услуг: от мобильных телефонов до mp3-плееров и игровых приставок. Микросхемы изменили не только технологии, но и самые разные аспекты нашей повседневной жизни.

Платформа Intel Centrino

В этом году корпорация отмечает не только сорокалетний юбилей, но и пятую годовщину одного из своих самых успешных творений — процессорной технологии Intel Centrino. Развитие мобильных систем действительно изменило нашу жизнь, и общество с восторгом восприняло эти тенденции — особенно в регионе ЕМЕА (страны Европы, Ближнего Востока и Африки), где темпы распространения беспроводных мобильных вычислений и мобильных телефонов опережают показатели остального мира. Пять лет назад Intel включила стратегию развития мобильных технологий в круг своих важнейших приоритетов: в марте 2003 г. корпорация представила процессорную технологию Intel Centrino, свою первую платформу, исходно разработанную с учетом потребностей мобильных пользователей. Эта интегрированная платформа включала оптимизированные компоненты, необходимые для мобильных вычислений: мощный высокопроизводительный процессор, набор системной логики, поддерживающий платформенные инновации, встроенный беспроводной сетевой адаптер. Процессорная технология Intel Centrino оказала большую поддержку развитию мобильных вычислений благодаря тому, что удалось объединить в тонких и легких корпусах ноутбуков высокопроизводительные вычислительные платформы и развитые средства связи. Помимо всего прочего, мобильные вычисления стали неотъемлемой частью индустрии развлечений. Сегодня цифровые развлечения — всемирное массовое явление, а современные ноутбуки превратились в высокопроизводительные универсальные системы, которые могут служить игровой приставкой, домашним кинотеатром, виртуальным проигрывателем, личным секретарем, средством связи и, конечно, основным инструментом для ведения бизнеса.

2003: первое поколение ноутбуков на базе процессорной технологии Intel Centrino положило начало реализации интегрированной вычислительной платформы, специально предназначенной для мобильных пользователей. Для нее характерны высокая производительность, наличие встроенных беспроводных средств связи, длительное время работы от батареи, тонкие и легкие корпуса ноутбуков. Время работы от батарей достигало 5 ч, в то время как системы на базе предыдущих процессоров для мобильных ПК работали автономно не более 3 ч. При этом общая производительность вычислений повысилась на величину до 15%.

2004: начался выпуск процессоров Intel Pentium M для мобильных ПК с частотой до 2,13 ГГц. Эти процессоры стали важнейшим компонентом систем на базе технологии Intel Centrino. Новые системы были также оснащены встроенным адаптером Wi-Fi, опционально в них можно было установить модуль Bluetooth и карты расширения для подключения к сетям сотовой связи и беспроводным глобальным сетям WWAN+.

2005: в январе корпорация начала поставки платформ на базе технологии Intel Centrino следующего поколения, которая обеспечивала повышенную производительность и более высокий уровень безопасности для бизнес-применений, а также улучшенные возможности воспроизведения графики, видео и звука для домашних пользователей.

2006: появился процессор Intel Core 2 Duo, ставший основой платформы для ноутбуков на базе технологии Intel Centrino Duo. При выполнении задач с высокой интенсивностью вычислений, а также при работе в многозадачных средах его производительность оказалась более чем вдвое выше по сравнению с процессорами предыдущего поколения. Разработчикам также удалось добиться значительного выигрыша по энергоэффективности.

2007: корпорация представила процессорную технологию Intel Centrino Pro — для создания высокопроизводительных ноутбуков для бизнес-применений с возможностями удаленного управления. Это дало возможность ИТ-подразделениям могли быстрее справляться с проблемами, сократить эксплуатационные расходы, повысить уровень безопасности и в целом улучшить управление сетями ПК. Ноутбуки на базе технологии Intel Centrino Duo для домашних пользователей были призваны удовлетворить возрастающие потребности массовых пользователей за счет возросшей производительности, позволяющей запускать сложные мультимедийные приложения, увеличения времени работы от батарей и развитых средств беспроводной связи.

2008: центральным компонентом процессорной технологии Intel Centrino последнего поколения стал удостоенный многих наград процессор Intel Core 2 Duo, выполненный по технологии 45 нм. Новая технология обеспечила повышение производительности мультимедийных приложений, интеграцию средств беспроводной связи и еще большее увеличение времени работы от батарей.

Процессоры с пониженным энергопотреблением

Intel Atom — так будут называться процессоры нового семейства с пониженным энергопотреблением, разработанные специально для мобильных Интернет-устройств (MID) и нового класса простых и доступных компьютеров, которые появятся в этом году и будут ориентированы в основном на подключение к Интернету. Новые типы устройств на базе процессора Intel Atom станут отличным стимулом для развития всего рынка полупроводниковых компонентов. Корпорация представила также процессорную технологию Intel Centrino Atom для MID-платформ, состоящую из нескольких микросхем, благодаря которым устройства карманного формата будут максимально удобно подключаться к Интернету.

Технология Intel Centrino Atom

Составляющие процессорной технологии Intel Centrino Atom (прежнее кодовое название Menlow) — это процессор Intel Atom, вспомогательная микросхема с пониженным энергопотреблением (кодовое наименование Poulsbo) и беспроводной радиоадаптер. Все эти компоненты призваны обеспечить максимальное удобство мобильных вычислений и доступа в Интернет с помощью устройств нового типа, которые конструктивно будут более тонкими и легкими.

Процессор Intel Atom базируется на совершенно новой микроархитектуре, разработанной специально для компактных устройств с малым энергопотреблением, и при этом он совместим с набором инструкций процессора Intel Core 2 Duo. Кроме того, этот процессор поддерживает несколько вычислительных потоков для повышения производительности и сокращения времени отклика системы. Все эти возможности обеспечивает кристалл площадью менее 25 кв. мм — самый миниатюрный из процессоров Intel и имеющий наилучшие показатели энергосбережения. На поверхности монеты достоинством 1 пенс (по площади она примерно соответствует российской монете в 50 копеек) можно разместить до 11 кристаллов процессора Intel Atom — крошечных кусочков кремния, содержащих по 47 млн транзисторов каждый. Новые процессоры (прежде имевшие кодовые наименования Silverthorne и Diamondville) будут изготавливаться по ведущей в отрасли 45-нм производственной технологии на базе транзисторов с изолирующим материалом high-k и металлическим затвором. Тепловыделение этих процессоров (TDP) находится в диапазоне 0,6–2,5 Вт, а тактовая частота достигает 1,8 ГГц в зависимости от потребностей пользователя. Для сравнения: параметр TDP современных массовых процессоров Intel Core 2 Duo для мобильных ПК составляет порядка 35 Вт.

Компьютеры становятся сегодня все более мобильными, в индустрии интенсивно разрабатываются новые классы продукции, призванной обеспечить подключение к Интернету второго миллиарда пользователей. В этих условиях процессор Intel Atom открывает инновационные возможности для новых устройств с пониженным энергопотреблением. Intel рассчитывает, что в ближайшие годы не только будет активно развиваться рынок MID-устройств, но и значительно вырастет популярность новой категории недорогих устройств, ориентированных на подключение к Интернету: мобильных (так называемых нетбуков — netbook) и базовых настольных ПК (неттопов, nettop). По мнению специалистов Intel, процессор Intel Atom имеет хорошие перспективы продаж в секторах бытовой электроники, встраиваемых приложений и тонких клиентов.

Будущие процессоры и технологии

Корпорация Intel раскрыла дополнительную информацию о грядущих микропроцессорах и технологиях, разрабатываемых специалистами различных ее подразделений. Новейшая 45-нм производственная технология Intel на базе транзисторов с металлическим затвором и диэлектриком high-k открыла пути для ускоренного внедрения многоядерных вычислений во всех секторах рынка, и корпорация сообщила о предстоящем выпуске продукции с четырьмя, шестью, восемью и более вычислительными ядрами.

Процессор Dunnington для многопроцессорных серверов

Сегодняшняя платформа Intel на базе набора микросхем 7300 в сочетании с четырехъядерным процессором Intel Xeon 7300 остается предпочтительной платформой для виртуализации многопроцессорных серверов. Процессор Dunnington, выход которого запланирован на вторую половину 2008 г., совместим по разъему с этой платформой. Dunnington — первый шестиядерный процессор архитектуры Intel. Он будет производиться по 45-нм производственной технологии, содержать 1,9 млрд транзисторов и иметь общую кэш-память третьего уровня объемом до 16 Мбайт. Платформа на базе процессора Dunnington будет поддерживать технологию FlexMigration, позволяющую создавать единый пул виртуализованных ресурсов для поддержки миграции виртуальных машин (VM) между серверами в реальном времени. Эта функция обеспечивает защиту инвестиций, а также предоставляет возможность выбора подходящей серверной платформы для достижения оптимальных уровней производительности, затрат, энергопотребления и надежности.

Высокопроизводительный процессор Tukwila

Tukwila — это четырехъядерный процессор Intel Itanium следующего поколения с кэш-памятью объемом 30 Мбайт, с системой межкомпонентных соединений QuickPath, сдвоенным интегрированным контроллером памяти и функциями RAS (надежность, готовность, удобство обслуживания) уровня мэйнфреймов. Это первый в мире микропроцессор, насчитывающий 2 млрд транзисторов. Ожидается, что его производительность в два раза превысит показатели процессоров семейства Intel Itanium текущего поколения.

Nehalem — динамически масштабируемая микроархитектура

Новая микроархитектура, продукты на базе которой появятся во второй половине этого года, способна значительно повысить производительность и энергоэффективность будущих продуктов по сравнению с сегодняшними микропроцессорами Intel. Модели процессоров с микроархитектурой Nehalem будут иметь от двух до восьми ядер; в них будет реализована технология Simultaneous Multi-Threading с общим количеством исполняемых потоков от 4 до 16. Пропускная способность подсистемы памяти устройств с процессорами микроархитектуры Nehalem в четыре раза превысит аналогичный показатель сегодняшних систем с самыми современными высокопроизводительными процессорами Intel Xeon.

Процессоры на базе Nehalem будут обладать следующими характеристиками: 731 млн транзисторов, кэш-память третьего уровня объемом 8 Мбайт, система межкомпонентных соединений QuickPath с пропускной способностью до 25,6 Гбайт/с, встроенный контроллер памяти, а также опциональная интегрированная графическая подсистема. Поэтому микроархитектура Nehalem подойдет для любых систем — от ноутбуков до высокопроизводительных серверов. Другие ее технические характеристики: поддержка памяти DDR3 с частотой 800, 1066 и 1333 МГц, расширение набора инструкций SSE4.2, кэш-память инструкций объемом 32 Кбайт, кэш-память данных объемом 32 Кбайт, кэш-память L2 с малым временем ожидания для данных и инструкций объемом 256 Кбайт на каждое ядро, а также новая иерархия построения кэш-памяти TLB (Translation Lookaside Buffer, буфер быстрого преобразования адреса). Эти технические усовершенствования способствуют повышению производительности и гибкости широкого спектра будущей продукции на базе микроархитектуры Nehalem. Новая платформа Tylersburg на базе этой архитектуры будет конфигурироваться как для однопроцессорных высокопроизводительных настольных ПК (High End Desktop, HEDT), так и для двухпроцессорных систем для высокопроизводительных вычислений и серверов.

Хватит ли гафния?

Редкоземельный элемент гафний (номер 72 в периодической системе элементов) — это металл серо-серебристого оттенка, очень эластичный, устойчивый к коррозии, по химическим свойствам похожий на цирконий. Уже из самого названия семейства элементов, к которому принадлежит гафний, следует, что в отличие от кремния в земной коре его содержится совсем немного. Но специалисты считают, что поводов для беспокойства нет: главным образом потому, что количество гафния, используемое в одной микросхеме, ничтожно мало. Оказывается, даже если взять весь гафний, необходимый для производства микропроцессоров на одной 300-мм пластине, его будет невозможно разглядеть невооруженным глазом. А если один кубический сантиметр гафния распределить по поверхности слоем той же толщины, как в микросхемах, то этой пленкой будет покрыта площадь, равная 10 футбольным полям. Причем оценка взята с запасом в «худшую» сторону — во-первых, в производстве полупроводников используется не чистый гафний, а его оксид, а во-вторых, толщина слоя по мере совершенствования технологии будет постоянно снижаться.

Ежегодно все страны мира, вместе взятые, добывают около 50 т этого вещества. Гафний не встречается в виде жил, как золото или некоторые другие металлы, а представляет собой побочный продукт добычи диоксида циркония (цирконий довольно широко распространен на территории Австралии, Бразилии, Китая, России и США). Близость атомных структур гафния и циркония делает процесс разделения достаточно дорогостоящим. Около 60–70% полученного гафния идет на производство графитовых стержней, используемых для управления реакцией деления нуклидов в ядерных реакторах. Большая часть оставшегося металла используется в сплавах, применяемых при производстве авиационных двигателей. Вопрос о недостатке гафния пока не вставал, к тому же его добычу при необходимости можно увеличить. Это означает, что опасаться, видимо, нечего. Учитывая, что полупроводниковая индустрия не требует большого количества данного материала, отраслевые эксперты не видят причин для возникновения конкуренции между потребителями гафния — по крайней мере на ближайшую перспективу.

Концепция Visual Computing

Концепция трехмерной графики высокой четкости Visual Computing полностью изменит ощущения пользователей от компьютеров. Технологии следующего поколения позволят создавать реалистичные игры, воспроизводить изображения и видео высокой четкости и высококачественный звук. Но для поддержки этих технологий необходимы огромные вычислительные мощности и новая архитектура процессоров. Например, технологии глобальной иллюминации, такие, как ray tracing (трассировка лучей), используемые для точной передачи теней и световых эффектов, требуют гораздо больше вычислительных ресурсов, чем традиционная графика. Чтобы обеспечить в приложениях поведенческий реализм, например, реалистичную физику в играх или передачу естественных движений человека в медицинских программах, необходимы более мощные универсальные процессоры. Наконец, будут появляться совершенно новые уровни интерактивности. Например, игровые контроллеры новых типов, распознающие движения человека, дадут пользователям возможность стать реальными героями своих любимых игр. В медицинских томографических системах датчики, установленные на теле пациента, будут передавать информацию в реальном времени, и врачи смогут проводить интерактивные процедуры под контролем компьютера.

Для реализации концепции Visual Computing необходима единая платформа. Она включает многоядерный процессор с масштабируемой до уровня TFLOPS производительностью, набор микросхем и графическую подсистему, а также ПО и соответствующие инструментальные средства. Корпорация Intel продолжает вкладывать средства в ускорение развития технологий, продукции и платформ, приближающих реализацию концепции визуальных вычислений.

Архитектура Larrabee

Архитектура Larrabee, которую Intel планирует продемонстрировать уже в текущем году, — это следующий шаг в развитии платформ для визуальных вычислений. Одна из ее составляющих — высокопроизводительное многопоточное векторное графическое устройство VPU (Vector Processing Unit), в котором реализован новый набор векторных команд, в том числе целочисленные арифметические инструкции и инструкции с плавающей точкой, а также векторные операции с памятью и условные команды. В архитектуре Larrabee реализована и новая аппаратная технология когерентной кэш-памяти для поддержки многоядерных вычислений. Новые архитектура и расширение наборов инструкций повысят производительность, энергоэффективность и возможности программирования систем, чтобы полностью реализовать потенциал визуального программирования, а также множества современных приложений, являющихся по сути параллелизованными. Инструментальные средства — это важнейшая составляющая успеха, и программные продукты Intel Software Products помогут в разработке приложений для архитектуры Larrabee, равно как и в решении других задач. Приложения для архитектуры Larrabee также будут поддерживать стандартные программные интерфейсы, например DirectX и OpenGL.

Расширение набора инструкций Intel AVX

Расширение набора инструкций Intel AVX (Advanced Vector Extensions) позволит разработчикам ПО повысить производительность мультимедийных приложений, вычислений с плавающей точкой, а также задач с высокой степенью загрузки процессора. Кроме того, расширения AVX улучшат энергоэффективность. Они обеспечивают обратную совместимость с имеющимися процессорами Intel.

Основные преимущества новой технологии — расширение векторных операций с 128 разрядов до 256. В результате практически удваивается производительность при выполнении инструкций с плавающей точкой. Усовершенствование перегруппировки данных повышает эффективность их обработки, а трехоперандный неразрушающий синтаксис инструкций дает разработчикам дополнительные преимущества. Корпорация Intel представила подробную спецификацию на своем Форуме для разработчиков в Шанхае. Реализация этих расширений набора инструкций планируется в микроархитектуре под кодовым наименованием Sandy Bridge в 2010 г.

Гафний — новое слово в микроэлектронике

Совсем недавно в микроэлектронике произошла настоящая революция — в производстве транзисторов стал использоваться химический элемент гафний. Многие эксперты, в том числе и Гордон Мур, автор знаменитого закона, считают, что внедрение диэлектрика на основе гафния с высоким коэффициентом диэлектрической проницаемости и металлического затвора — самое значительное инновационное изменение в технологии производства транзисторов за последние 40 лет. Как известно, серьезным барьером на пути миниатюризации транзисторов стала утечка электрического тока при работе транзистора. Чем меньше транзистор — тем больше ток утечки и, следовательно, выше тепловыделение. Сегодня ни у кого не вызывает сомнений тот факт, что КМОП-транзисторы должны меняться, причем очень быстро. На компьютерном рынке происходит нечто похожее на дарвиновский естественный отбор в мире живой природы: выживают лишь те компании, которые выберут для создания своих продуктов верные материалы и схемы интеграции.

Как известно, все полевые транзисторы содержат специальный изолирующий слой — тонкую диэлектрическую пленку под затвором, т. е. электродом, который управляет «включением» и «выключением» транзистора. Свойства диэлектрика затвора оказывают решающее влияние на работу транзистора. Последние 40 лет в качестве основного материала для диэлектрика затвора выступал диоксид кремния (SiO2), что было обусловлено его технологичностью и возможностью систематического улучшения характеристик транзисторов по мере уменьшения их размеров. На сегодняшний день в транзисторах, производимых Intel, толщина слоя диэлектрика затвора из диоксида кремния составляет всего 1,2 нм, т. е. примерно пять атомарных слоев. Фактически это уже близко к физическому пределу для данного материала, поскольку при дальнейшем уменьшении самого транзистора (и утоньшении слоя диоксида кремния) ток утечки через диэлектрик затвора значительно возрастает, что приводит к существенным потерям тока и избыточному тепловыделению. По сути дела слой диоксида кремния перестает быть препятствием для свободного дрейфа электронов, которые в таких условиях проявляют свойства уже не только частицы, но и волны, в силу чего теряется возможность гарантированного управления состоянием транзистора. Поэтому при переходе к 45-нм нормам техпроцесса для создания затворов транзисторов с малыми токами утечек инженерам Intel пришлось использовать новый материал для диэлектрика — так называемый диэлектрик high-k, в сочетании с новым материалом для электрода затвора транзистора на основе металлов.

Предельно «истончившийся» слой диоксида кремния был заменен на более толстый слой материала на базе солей редкоземельного металла гафния с высоким показателем диэлектрической проницаемости k (high-k), в результате чего ток утечки удалось сократить более чем в десять раз по сравнению с традиционным диоксидом кремния, сохранив при этом возможность корректно и стабильно управлять работой транзистора. Однако новый диэлектрик оказался плохо совместим с затвором из поликремния, что не позволяло достичь высокого быстродействия. Именно для решения этой проблемы затвор в новых транзисторах был выполнен из металла. Пленка из диэлектрика создается методом атомарного напыления, причем материал наносится последовательными слоями толщиной всего в один атом. Таким образом, Intel стала первой в мире компанией, перешедшей к массовому производству микропроцессоров с использованием гафния.

Во время своего доклада на десятом юбилейном Форуме Intel для разработчиков в Сан-Франциско в 2007 г. президент и главный исполнительный директор Intel Пол Отеллини продемонстрировал пластину с микросхемами, изготовленными по техпроцессу 45 нм на одной из двух фабрик Intel, уже переоборудованных под производство с этой нормой. Одна из них — экспериментальная D1D в Орегоне, вторая — Fab 32 в Аризоне. В 2008 г. в строй вступают еще две 45-нм фабрики — Fab 28 в Израиле и Fab 11X в Нью-Мексико. Еще одним важнейшим анонсом осеннего IDF’2007 стала первая презентация микросхем памяти SRAM, изготовленных по технологическому процессу 32 нм. Стоит отметить, что каждая микросхема статической памяти емкостью 291 Мбайт, изготовленная по 32-нм техпроцессу, основана на транзисторах с металлическим затвором и диэлектриком high-k уже второго поколения, содержит более 1,9 млрд транзисторов, а размер ячейки памяти составляет всего 0,182 кв. мкм. Предполагается, что Intel приступит к массовому производству микропроцессоров с соблюдением норм 32-нм техпроцесса в 2009 г.

Каскадный кремниевый лазер

В этом году инженеры Intel продемонстрировали действующий образец каскадного кремниевого лазера на основе эффекта Рамана, способного усиливать излучение лазера на другой длине волны. Его уже сегодня можно применять для исследования содержания газов и водяных паров в атмосфере в экологических и промышленных целях. Исследователи Intel и Калифорнийского университета смогли объединить светоизлучающие способности фосфида индия со способностью кремния проводить свет и создали единый гибридный кристалл. При приложении к нему напряжения элементы из фосфида индия начинали генерировать поток фотонов — свет с определенной длиной волны, передающийся по кремниевому волноводу и образующий непрерывный лазерный луч.

Суть эффекта Рамана состоит в том, что атомы, образующие кристалл, поглощая фотоны, испускают вторичное излучение с бoльшей длиной волны. Иными словами, подпитывая лазер потоком фотонов с одной длиной волны, луч лазера можно усиливать практически на любой другой длине волны — это особенно важно при повышении спектральной плотности линий связи. Другое достоинство такого лазера — невысокий по сравнению с традиционными лазерами уровень тепловых потерь. Рамановские лазеры и оптические усилители уже довольно давно применяются в индустрии оптических коммуникаций, однако для достижения необходимого коэффициента усиления требуются километры оптоволокна. В кремнии же данный эффект проявляется примерно в 10 тыс. раз сильнее. Наконец, индивидуальная сборка и настройка лазеров на основе фосфида индия, которые сегодня широко используются в телекоммуникационном оборудовании, обходятся дорого, что препятствует бюджетному серийному производству таких устройств для нужд цифровой индустрии.

Кремниевая фотоника

Прошлый год был очень успешным для развития многих технологий Intel, в том числе и в области кремниевой фотоники. Последние прорывы Intel в этой сфере обозреватели ведущего журнала MIT Technology Review сравнили с тройным выигрышем на скачках. Действительно, кремниевая фотоника — важнейшая составная часть долговременной стратегии развития Corporate Technology Group, направленной на ускорение перехода к теравычислениям. Дело в том, что по мере развития многоядерных процессоров, обладающих огромной вычислительной мощностью, перед инженерами возникают новые проблемы. Например, требуемая скорость обмена данными между памятью и процессором скоро превысит физические ограничения, накладываемые медными проводниками, а скорость передачи электрических сигналов станет меньше, чем быстродействие процессора. Уже сейчас производительность мощных вычислительных систем зачастую ограничена скоростью обмена данными между процессором и памятью. Сегодняшние технологии передачи данных рассчитаны на гораздо меньшую пропускную способность по сравнению с фотоникой, а с увеличением расстояния, на которое передаются данные, скорость передачи становится еще меньше.

Группа исследователей в Intel занимается созданием системы оптической связи между процессором и памятью для платформ корпорации. Уже создана тестовая платформа на базе полностью буферизованной памяти FB-DIMM, на которой загружается и запускается Microsoft Windows. Действующий опытный образец служит доказательством возможности подключить память к процессору с помощью оптических линий связи без ущерба для производительности системы. Создание коммерческой версии подобного решения даст огромные преимущества пользователям. Оптические системы связи позволят устранить узкое место, связанное с разницей в пропускной способности памяти и скорости процессора, и повысить общую производительность вычислительной платформы.

Для реализации полупроводниковой фотоники необходимы шесть основных компонентов:

  • лазер, испускающий фотоны;
  • модулятор для преобразования потока фотонов в поток информации для передачи между элементами вычислительной платформы;
  • волноводы, играющие роль «линий передачи» для доставки фотонов к местам назначения, и мультиплексоры для объединения или разделения световых сигналов;
  • демодулятор для приема потоков фотонов, несущих информацию, и их обратного преобразования в поток электронов, доступный для обработки компьютером;
  • электронные схемы для управления этими компонентами;
  • корпус, особенно важный для создани я сборочных технологий и недорогих решений, которые можно будет использовать в массовом производстве ПК.

Вопрос реализации этих компонентов оптической связи на базе полупроводниковых технологий повсеместно признан важнейшей исследовательской проблемой, решение которой приведет к огромному техническому прорыву. В лаборатории Photonics Technology Lab (PTL) было показано, что важнейшие компоненты для оптических коммуникаций — лазер, модулятор и демодулятор — можно изготовлять из полупроводников на базе имеющихся производственных технологий. PTL уже установила ряд мировых рекордов, разработав высокопроизводительные устройства, модуляторы, усилители и демодуляторы, обеспечивающие скорость передачи данных до 40 Гбит/с. В течение следующих пяти лет Intel будет искать пути для интеграции этих компонентов в реальную продукцию. Таким образом, исследования в области интеграции оптических элементов уже перешли от стадии научных или технологических разработок к этапу создания коммерческого продукта. Исследовательская группа теперь занимается определением возможностей и спецификаций для проектирования новой продукции. Специалисты Intel создают опытные образцы и тесно сотрудничают с подразделениями, занимающимися разработкой различных видов продукции, чтобы ускорить внедрение новой технологии.

Помимо собственной деятельности Intel финансирует некоторые наиболее перспективные исследования в этом направлении, в частности, сотрудничает с Калифорнийским университетом в Санта-Барбаре, который занимается разработкой гибридного полупроводникового лазера. В лаборатории PTL также проходят стажировку талантливые выпускники университетов из других стран.

Внедрение технологий кремниевой фотоники будет включать разработку новых производственных процессов для изготовления лазеров в крупносерийных масштабах. Успехи корпорации Intel в области фотоники позволят ей существенно опередить потенциальных конкурентов. Лаборатория PTL уже зарегистрировала около 150 патентов. Кроме того, в 2007 г. корпорация Intel была удостоена награды EE Times ACE Award за самую перспективную новую технологию.

В отличие от прочно устоявшихся и отработанных десятилетиями процессов производства транзисторов, для создания элементов для полупроводниковой фотоники разрабатывается полностью новая технология. На пути ее внедрения есть определенные проблемы: оптимизация устройств, повышение надежности конструкции, отработка методологии испытаний, обеспечение энергоэффективности, разработка сверхминиатюрных устройств. Чтобы новшества можно было использовать на практике, специалисты PTL должны убедиться в том, что оптические компоненты удовлетворяют исключительно высоким критериям надежности, принятым в производстве вычислительной техники. В оптической промышленности строгие стандарты надежности разрабатывались десятилетиями, и в соответствии с ними перед началом серийного выпуска новой продукции требуются месяцы испытаний. Если в процессе этих длительных испытаний будут выявлены проблемы, их исправление и повторное тестирование могут значительно задержать выход продукции на рынок.

Одна из важнейших проблем — оптимизация, ведь лаборатория PTL разрабатывает оптические устройства для массовой вычислительной техники. Пока нет другой подобной продукции, стандартов и других точек отсчета, инженеры, разрабатывающие новый технологический процесс, сами ищут решения, наилучшим образом удовлетворяющие компьютерным применениям.

В настоящее время группа исследователей лаборатории PTL, относительно небольшая по меркам фотоэлектроники, постепенно переключается на коммерциализацию решений полупроводниковой фотоники и рассчитывает, что массовое внедрение этой технологии может начаться уже в 2010 г. Когда для переноса информации между компонентами одной вычислительной платформы и между разными системами будут использоваться не электроны, а фотоны, свершится очередная компьютерная революция. Ведущие производители электронной техники во всем мире уже подключились к этой гонке, стремясь получить конкурентные преимущества. Значимость новой технологии можно сравнить, например, с изобретением интегральных схем.

По материалам корпорации Intel.