眾多令人興奮的下一代技術之一是硅光子技術，它在大幅度降低系統(tǒng)功耗的同時提升帶寬。這種“芯片到芯片(chip-to-chip)”的通信方法利用硅作為光的介質，在傳輸數(shù)據(jù)的時候不僅在性能上勝于傳統(tǒng)的銅線，在耗能上更是減低到難以置信的水平。日前，IBM宣布將硅光子技術提升到一個顯著的水平，把硅光子芯片集成到與CPU相同的封裝尺寸。這意味著，超級計算的消費級市場在不遙遠的未來。

到目前為止，硅光子技術在高性能計算HPC和“百億億次（exascale）”級計算中，一直是主要的研究領域。而且該技術被認為是超級計算長期發(fā)展至關重要的一部分。

正如上圖所展示的，要達到每秒億億次計算exaflop，需要更多的寬帶以及更高的能效，對于一點，美國國防部高級研究計劃局DARPA主管Bob Colwell表示，無論任何情況都無法達成。如果通過光子提供數(shù)量級更多的連接，每Gb帶寬能耗將僅為1mW，帶寬成本也只需2.5美分。相比于現(xiàn)在10美元，這種技術方案更有優(yōu)勢。

上面的圖片顯示，當前硅光子技術發(fā)展狀況，連接器被集成到主板端。IBM的最新研究已經成功把硅光子陣列“轉移”到CPU封裝中，盡管還沒有將其集成到CPU中。

打造硅光子芯片最大的難點是，在芯片封裝上引入導波技術(waveguides)。目前的硅光子技術多數(shù)是將設備和收發(fā)器安裝在靠近主板的一端，而沒有將布線延伸到封裝中。為了實現(xiàn)引入導波技術，IBM開發(fā)出連接硅和聚合物的導波技術，而不管兩者之間巨大的尺寸差異。這是通過逐漸減少硅波導和精確調整兩步來實現(xiàn)的。

雖然通過光來傳輸個人電腦數(shù)據(jù)的概念已經有數(shù)十年的歷史，但是我們無法在短期內遇見這一項技術帶來的消費市場的變化。硅光子技術一直作為百億億次級計算研究內容，卻沒有進行消費級市場鋪開的原因是，高性能計算HPC所需的寬帶和耗能是銅線無法提供支持的。而且只有那些需要百億億次級計算的機構才能承擔起高昂的研發(fā)成本，而普通人，想想就好了。

有很多人確信硅光子技術將會成為主流應用，只不過不是現(xiàn)在。英特爾至少會等到該技術可以集成到設備中才動手。而且硅光子技術還有一系列的問題，比如如何與3D疊層芯片封裝技術（3D chip stacking）融合。預計在至少需要5年甚至7-10的時間，該技術才能廣泛應用。

via：extremetech、phys

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