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美国英特尔公司正在进行LSI间通过光信号进行数据传输的芯片间光布线技术调查。尽管底板间的光传输作为光内部连接已经进入实用阶段,但芯片间的光布线还停留在研究阶段。目前日经BP社记者就这一技术的优点、现实性及可能性采访了美国英特尔公司Intel Labs的微处理器研究小组技术主管Wilfred Pinfold。
--英特尔致力于芯片间光布线的背景是什么?
Pinfold:所谓背景,就是为了提高微处理器的工作频率及处理性能。在几个底板间或印刷线路底板上的LSI间进行数据传输时,需要有高速、大容量的内部接口。
如果仍采用电子线路的话,随着传输速度的提高,电子信号的衰减及电力消耗也随之增加,就会面临电阻不匹配等各种各样的问题。即使传输速度保持不变,要想增加数据总线宽度,随着传输线路数量及LSI引脚数量的增加也会引发新的问题。而通过光布线技术有可能一劳永逸地解决这些问题。因此,就开始了这一有意义的调查。
--何时能过度到光布线技术?
Pinfold:当光传输价格能够低于电传输价格的时候。具体时间还不能确定,但我想最快也要8年左右的时间。 当电传输的物理极限来临时,就不得不强制性地更换为光传输。
英特尔公司正充满信心地进行提高电传输速度的研究,目前已经在实验室实现了在一个端子上数据传输速度高达10Gbit/秒的传输。尽管未得到验证,但估计能提高到20Gbit/秒的水平。但在电传输的基础上随着传输速度的提高,成本将不可避免地成倍增长。
与此同时,光传输实用技术的低成本进程不断取得进展。当然,考虑到成本因素,目前立即导入光布线技术是不现实的。由于需要"光源"、"驱动线路"、"光波传导线路(光布线)"、"光多路转换器"、"光多路逆转换器"、"调制解调线路"等新的结构要素,光传输的成本目前还远远高于电传输。
当然随着数据传输的高速化,电传输的实现成本有增加的趋势,而光布线的实现成本却呈降低的趋势。当二者迎来会合点时,就轮到光布线技术出场亮相了。
--此前电传输已经多次超越了人们曾经认为的极限,芯片间光布线真的还有出场机会吗?
Pinfold:在目前情况下,我们认为光与电两者都不可偏废。英特尔准备有基于电布线的数据传输提速与光传输提速两种有关LSI输入输出接口的方案。
即使芯片间的光布线技术达到了实用水平,也不会完全取代电布线。我们将在能够产生成本优势的超高速输入输出接口中使用光布线技术。也就是说,电传输与光传输将同时并存一段时间。
只要光布线能够体现出成本优势就不会对其使用范围进行限制。交换机LSI、图形LSI、内存、芯片组等都可以成为其应用对象。
--光布线方面有哪些令人关注的技术?
Pinfold:进入2001年后,发光元件方面的新技术出现了突飞猛进的发展。具体而言,就是出现了使用β铁硅化物的发光二极管(LED)。β铁硅化物是能够在硅底板上结晶生成新材料。这样,发光元件的成本就可以降低,而且还可以在使用CMOS工艺制成的处理器上集成发光元件。
关于这项新技术我们正在与英国University of Surrey的Kevin P. Homewood及美国斯坦福大学等进行信息交流。但是否β铁硅化物LED是实现光布线的唯一途径,目前还是一个未知数。
--新一代接口标准3GIO(Thrd Generation I/O)是否要加速向光布线过渡?
Pinfold:英特尔公司倡导的3GIO是为了提高铜布线的电传输的可能性。只要能延长电传输的寿命,向光传输的过渡就不可能加速进行。要想提前实现光布线技术的导入,就必须在实现光传输技术低成本化方面有大的突破。
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