Nuovi computer superveloci grazie alla tecnologia exascale di IBM

La nuova tecnologia, battezzata CMOS Integrated Silicon Nanophotonics (CISN), integra moduli elettrici e ottici su un unico pezzo di silicio, consentendo ai segnali elettrici creati a livello di transistor di essere convertiti in impulsi di luce che permettano ai chip di comunicare a velocità più rapide, dichiara Will Green, silicon photonics research scientist in IBM.

La tecnologia  CISN, svelata durante il Semicon Japan di Chiba, consentirà ai futuri supercomputer di raggiungere una potenza di livello exascale, migliaia di volte in più rispetto agli attuali computer petascale. Bus e collegamenti in rame lasceranno spazio a collegamenti ottici.

Secondo IBM la tecnologia potrebbe portare a enormi passi avanti nella potenza erogata dai supercomputer. Oggi il più veloce raggiunge circa 2 petaflop, pari a duemila trilioni di calcoli al secondo.

La tecnologia fotonica potrebbe portare il limite a un milione di trilioni di calcoli al secondo, ossia un exaflop, aiutando IBM a raggiungere l’obiettivo di realizzare un computer ‘exascale’ entro il 2020, continua Green.

“La CISN permette a dispositivi elettrici e ottici di essere collocati sullo stesso prodotto, consentendo così nuove generazioni di chip che comunicano tramite impulsi di luce”, afferma l’azienda. “La tecnologia che abbiamo sviluppato può essere adatta ai sistemi exascale perché aumenta la banda del ricetrasmettitore di ogni chip e la densità d’integrazione”, ha commentato Will Green, ricercatore IBM, aggiungendo che avremo probabilmente dei sistemi exascale entro il 2020.

La fotonica del silicio non è un argomento nuovo, se ne parla da anni come tecnologia inevitabile per la creazione di computer sempre più potenti e veloci. Aziende come Intel, Samsung e altre stanno lavorando da tempo in questa direzione. Integrando ricetrasmettitori che convertono il segnale da elettrico a ottico e viceversa su chip CMOS, la fotonica al silicio si candida come tecnologia in grado di eliminare quel collo di bottiglia che oggi sono le interconnessioni in rame.

“In un sistema exascale le interconnessioni devono essere in grado di spingere gli exabyte per secondo attraverso la rete”, afferma Green. “Questa rappresenta una interessante pietra miliare per chi costruisce i sistemi e sta cercando di realizzarne di tipo exascale in 10 anni”.

Su un singolo substrato o scheda madre potrebbero essere integrati più moduli fotonici. I supercomputer più nuovi usano già la tecnologia ottica per far comunicare i chip, ma per lo più a livello di rack e su una singola lunghezza d’onda. Il risultato raggiunto da IBM, sostiene Green, abiliterà la comunicazione ottica simultaneamente su più lunghezze d’onda.

La tecnologia può essere realizzata su una linea di produzione standard dei chip e non necessita di alcuno strumento particolare, rendendola quindi efficace fronte costi, afferma IBM. L’attuale dimostrazione ha usato un nodo di produzione CMOS da 130 nanometri ma IBM punta all’integrazione in processi CMOS scalati sotto i 100 nanometri.

Le connessioni ottiche possono essere più rapide per distanze che variano da pochi centimetri a qualche chilometro e consumano meno energia.

La tecnologia CISN di IBM è concessa in licenza ai partner e inizierà ad apparire nei ricetrasmettitori commerciali nel 2011. “La situazione è simile a quando Marconi dimostrò la prima trasmissione radio transatlantica” ha dichiarato Rick Doherty, analista di The Envisioneering Group.

Secondo IBM la tecnologia CISN troverà inizialmente spazio nella connessione tra sistemi, per poi arrivare a schede nello stesso sistema, a connettere chip sulla stessa scheda ed infine core all’interno dei microprocessori CMOS entro il 2016.

L’azienda ha poi aggiunto che la tecnologia può essere adottata su una linea di produzione standard e non ha bisogno di strumenti speciali, il che la rende particolarmente vantaggiosa. Per la sua dimostrazione IBM ha usato il processo produttivo CMOS a 130 nanometri, ma prossimamente pensa di scendere addirittura al di sotto dei 100 nanometri.

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