তামার আন্তঃসংযোগের বিকল্প হিসাবে সিলিকন ফটোনিক্স। সিলিকন ফটোনিক্স হাইব্রিড সিলিকন লেজারের ভবিষ্যত

বিগত 2007 সিলিকন ফোটোনিক্সের ক্ষেত্রে সহ অনেক ইন্টেল প্রযুক্তির বিকাশের জন্য অত্যন্ত সফল ছিল। এমআইটি টেকনোলজি রিভিউ ম্যাগাজিন এই ক্ষেত্রে ইন্টেলের সাম্প্রতিক যুগান্তকারী অর্জনকে রেসে তিনগুণ জয়ের সাথে তুলনা করেছে - এইভাবে নেতৃস্থানীয় প্রকাশনার পর্যবেক্ষকরা কর্পোরেশনের আনুষ্ঠানিক ঘোষণার একটি সিরিজ মূল্যায়ন করেছেন।

জাস্টিন র্যাটনার, চিফ টেকনোলজি অফিসার এবং ইন্টেলের কর্পোরেট টেকনোলজি গ্রুপের প্রধানের মতে, “আমরা পরীক্ষামূলকভাবে প্রমাণ করেছি যে CMOS সিলিকন ডিজাইনের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ উত্পাদন প্রযুক্তিগুলি সেমিকন্ডাক্টর অপটিক্যাল ডিভাইস তৈরি করতে সক্ষম করে৷ এই সত্যটি প্রমাণ করা একটি বিশাল অর্জন ছিল, তবে এই প্রযুক্তিগত দিকটির আরও বিকাশের জন্য কম উল্লেখযোগ্য পদক্ষেপের প্রয়োজন নেই। আমাদের এখন শিখতে হবে কিভাবে সিলিকন ফোটোনিক্স ডিভাইসগুলোকে স্ট্যান্ডার্ড কম্পিউটার উপাদানে একীভূত করতে হয়; আমরা এখনও জানি না কিভাবে এটি করতে হয়। কিন্তু একই সময়ে, আমরা ইন্টেল সলিউশনে সেমিকন্ডাক্টর ফোটোনিক্স ব্যবহার করার জন্য প্রস্তুতকারকদের মডেল অফার করার জন্য বিভিন্ন ধরণের পণ্যের বিকাশের সাথে জড়িত বিভাগগুলির সাথে সক্রিয়ভাবে কাজ চালিয়ে যাচ্ছি।"

ইন্টেলের গবেষকরা বিশ্বের প্রথম সেমিকন্ডাক্টর চিপ তৈরি করেছেন যা উচ্চ-মানের একটানা লেজার বিম তৈরি করতে সক্ষম। আটটি লেজার একটি সিলিকন চিপে একত্রিত হয়।

টেরা কম্পিউটিং যুগের পথে বাধা দূর করার উপায় হিসেবে সিলিকন ফোটোনিক্স

সিলিকন ফোটোনিক্স হল কর্পোরেট টেকনোলজি গ্রুপের দীর্ঘমেয়াদী উন্নয়ন কৌশলের একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান যার লক্ষ্য টেরা কম্পিউটিং-এ রূপান্তরকে ত্বরান্বিত করা। আসল বিষয়টি হল যে বিপুল কম্পিউটিং শক্তি সহ মাল্টি-কোর প্রসেসরগুলি বিকাশের সাথে সাথে ইঞ্জিনিয়ারদের জন্য নতুন সমস্যা দেখা দেয়। উদাহরণস্বরূপ, মেমরি এবং প্রসেসরের মধ্যে যোগাযোগের গতির চাহিদা শীঘ্রই তামার কন্ডাক্টর দ্বারা আরোপিত শারীরিক সীমাবদ্ধতাকে অতিক্রম করবে এবং বৈদ্যুতিক সংকেতের সংক্রমণ গতি প্রসেসরের গতির চেয়ে ধীর হয়ে যাবে। ইতিমধ্যে, শক্তিশালী কম্পিউটিং সিস্টেমগুলির কার্যকারিতা প্রায়শই প্রসেসর এবং মেমরির মধ্যে ডেটা বিনিময়ের গতি দ্বারা সীমাবদ্ধ থাকে। আজকের ডেটা ট্রান্সমিশন টেকনোলজিগুলি ফটোনিক্সের তুলনায় অনেক কম ব্যান্ডউইথের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, এবং যে দূরত্বের উপর ডেটা ট্রান্সমিট করা হয়, ট্রান্সমিশনের গতি আরও ধীর হয়ে যায়।

“প্রসেসরের গতির সাথে সামঞ্জস্য রেখে কম্পিউটিং প্ল্যাটফর্মের উপাদানগুলির মধ্যে ডেটা স্থানান্তর গতি আনতে হবে। এটা সত্যিই একটি খুব গুরুত্বপূর্ণ কাজ. আমরা এই সমস্যার সমাধান হিসাবে সিলিকন ফোটোনিক্সকে দেখি এবং একটি গবেষণা প্রোগ্রাম অনুসরণ করছি যা আমাদের এই ক্ষেত্রের অগ্রভাগে রাখে, " ইন্টেল বিশিষ্ট গবেষণা প্রকৌশলী কেভিন কান বলেছেন।

একটি প্রোটোটাইপ অপটিক্যাল মেমরি মডিউলের পরীক্ষায় দেখা গেছে যে সার্ভার মেমরি অ্যাক্সেস করতে বিদ্যুতের পরিবর্তে আলো ব্যবহার করা যেতে পারে।

ইন্টেলের প্রধান অপটিক্স গবেষক, ড্রু অ্যালডুইনোর নেতৃত্বে একটি দল ইন্টেল প্ল্যাটফর্মের জন্য একটি অপটিক্যাল প্রসেসর-টু-মেমরি যোগাযোগ ব্যবস্থা তৈরি করছে। সম্পূর্ণ বাফার করা FB-DIMM মেমরির উপর ভিত্তি করে ইতিমধ্যেই একটি টেস্ট প্ল্যাটফর্ম তৈরি করা হয়েছে, যার উপর Microsoft Windows বুট করে এবং চলে। বর্তমান প্রোটোটাইপটি সিস্টেমের কর্মক্ষমতার সাথে আপস না করে অপটিক্যাল যোগাযোগ লাইন ব্যবহার করে প্রসেসরের সাথে মেমরি সংযোগ করার ক্ষমতার প্রমাণ।

এই জাতীয় সমাধানের একটি বাণিজ্যিক সংস্করণ তৈরি করা ব্যবহারকারীদের জন্য প্রচুর সুবিধা রয়েছে। অপটিক্যাল যোগাযোগ ব্যবস্থা মেমরি ব্যান্ডউইথ এবং প্রসেসরের গতির মধ্যে বাধা দূর করবে এবং কম্পিউটিং প্ল্যাটফর্মের সামগ্রিক কর্মক্ষমতা উন্নত করবে।

গবেষণা থেকে বাস্তবায়ন

ইন্টেল বিশিষ্ট গবেষণা প্রকৌশলী মারিও প্যানিসিয়ার নেতৃত্বে ফোটোনিক্স টেকনোলজি ল্যাব প্রমাণ করেছে যে সমস্ত অপটিক্যাল যোগাযোগ উপাদান-লেজার, মডুলেটর এবং ডিমডুলেটর- বিদ্যমান উত্পাদন প্রযুক্তি ব্যবহার করে সেমিকন্ডাক্টর থেকে তৈরি করা যেতে পারে। PTL ইতিমধ্যেই রেকর্ড-ব্রেকিং পারফরম্যান্সে অপারেটিং সিলিকন ফটোনিক্স উপাদানগুলি প্রদর্শন করেছে, যার মধ্যে মডুলেটর এবং ডিমোডুলেটরগুলি 40 Gbps পর্যন্ত ডেটা রেট সরবরাহ করে।

সেমিকন্ডাক্টর ফোটোনিক্স প্রযুক্তি বাস্তবায়নের জন্য, ছয়টি প্রধান উপাদান প্রয়োজন:

• লেজার নির্গত ফোটন;
• কম্পিউটিং প্ল্যাটফর্মের উপাদানগুলির মধ্যে সংক্রমণের জন্য ফোটনের একটি স্ট্রীমকে তথ্যের প্রবাহে রূপান্তর করার জন্য একটি মডুলেটর;
• ওয়েভগাইড, যেগুলি তাদের গন্তব্যে ফোটন সরবরাহ করার জন্য "ট্রান্সমিশন লাইন" হিসাবে কাজ করে, এবং মাল্টিপ্লেক্সারগুলি একত্রিত বা আলাদা আলোক সংকেত হিসাবে কাজ করে;
• একটি কেস, বিশেষত সমাবেশ প্রযুক্তি এবং কম খরচে সমাধান তৈরির জন্য প্রয়োজনীয় যা পিসিগুলির ব্যাপক উত্পাদনে ব্যবহার করা যেতে পারে;
• তথ্য বহনকারী ফোটনের স্ট্রীম গ্রহণ এবং একটি কম্পিউটার দ্বারা প্রক্রিয়াকরণের জন্য উপলব্ধ ইলেক্ট্রনগুলির একটি স্রোতে তাদের রূপান্তর করার জন্য একটি ডিমডুলেটর;
• ইলেকট্রনিক সার্কিট এই উপাদান নিয়ন্ত্রণ.

%%%
সেমিকন্ডাক্টর প্রযুক্তি ব্যবহার করে এই সমস্ত অপটিক্যাল কমিউনিকেশন উপাদান বাস্তবায়নের বিষয়টি একটি বড় গবেষণা সমস্যা হিসাবে ব্যাপকভাবে স্বীকৃত, যার সমাধান একটি বিশাল প্রযুক্তিগত অগ্রগতির দিকে নিয়ে যাবে। PTL ইতিমধ্যে উচ্চ-পারফরম্যান্স ডিভাইস, মডুলেটর, এমপ্লিফায়ার এবং ডিমডুলেটর তৈরি করে অনেকগুলি বিশ্ব রেকর্ড স্থাপন করেছে যা 40 Gbps পর্যন্ত ডেটা রেট প্রদান করে। আগামী পাঁচ বছরে, ইন্টেল এই উপাদানগুলিকে প্রকৃত পণ্যগুলিতে একীভূত করতে দেখবে।

সিলিকন ফোটোনিক্সের মূল উপাদানগুলির মধ্যে একটি হল একটি মডুলেটর যা 40 Gbit/s পর্যন্ত ট্রান্সমিশন গতি প্রদান করে।

সেমিকন্ডাক্টর ফোটোনিক্সের ক্ষেত্রে, ইন্টেল ইতিমধ্যে হোম প্রসারিত প্রবেশ করেছে। অপটিক্যাল উপাদানগুলির একীকরণের ক্ষেত্রে গবেষণা ইতিমধ্যে বৈজ্ঞানিক বা প্রযুক্তিগত বিকাশের পর্যায় থেকে বাণিজ্যিক পণ্য তৈরির পর্যায়ে চলে গেছে। গবেষণা দল এখন এই বৈপ্লবিক প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে উদ্ভাবনী পণ্য ডিজাইন করার জন্য ক্ষমতা এবং নির্দিষ্টকরণ চিহ্নিত করার উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করছে। শেষ পর্যন্ত, ইন্টেল দলগুলি প্রোটোটাইপ তৈরি করে এবং নতুন প্রযুক্তি গ্রহণকে ত্বরান্বিত করার জন্য পণ্য উন্নয়ন দলের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে কাজ করে।

নিজস্ব ক্রিয়াকলাপের পাশাপাশি, ইন্টেল CTG-এর বাইরে এই অঞ্চলে সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল কিছু গবেষণার জন্য অর্থায়ন করছে - বিশেষ করে, এটি সান্তা বারবারায় ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের সাথে সহযোগিতা করছে, যা একটি হাইব্রিড সেমিকন্ডাক্টর লেজার তৈরি করছে। অন্যান্য দেশের বিভিন্ন বিশ্ববিদ্যালয়ের মেধাবী স্নাতকরাও পিটিএল ল্যাবরেটরিতে ইন্টার্নশিপ করে।

ইন্টেলের নেতৃস্থানীয় অপটিক্স গবেষক, রিচার্ড জোন্স বলেছেন: “আমরা বর্তমান হাইব্রিড সেমিকন্ডাক্টর লেজার প্রকল্পে দুটি বড় চ্যালেঞ্জের সম্মুখীন হচ্ছি। প্রথমত, আমাদের অবশ্যই হাইব্রিড লেজার পাইলট উত্পাদন ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয় থেকে ইন্টেল প্ল্যান্টে স্থানান্তর করতে হবে। দ্বিতীয়ত, আমাদের একটি হাইব্রিড লেজার, একটি উচ্চ-গতির সেমিকন্ডাক্টর মডুলেটর এবং একটি মাল্টিপ্লেক্সারকে একত্রিত করে প্রমাণ করতে হবে যে আমরা CMOS-সামঞ্জস্যপূর্ণ উত্পাদন প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে একটি একক অপটিক্যাল ট্রান্সমিটার তৈরি করতে পারি।"

সিলিকন ফোটোনিক্স প্রযুক্তির প্রবর্তন উচ্চ ভলিউম স্কেলে লেজার উত্পাদনের জন্য নতুন উত্পাদন প্রক্রিয়াগুলির বিকাশকে জড়িত করবে। ফোটোনিক্সের ক্ষেত্রে ইন্টেলের সাফল্য এটিকে সম্ভাব্য প্রতিযোগীদেরকে উল্লেখযোগ্যভাবে ছাড়িয়ে যেতে দেবে। পিটিএল ল্যাবরেটরি ইতিমধ্যে প্রায় 150টি পেটেন্ট নিবন্ধন করেছে। সবচেয়ে মর্যাদাপূর্ণ প্রকাশনা, যেমন প্রকৃতি, ইন্টেল বিশেষজ্ঞদের অভূতপূর্ব অর্জনগুলি উল্লেখ করেছে। উপরন্তু, Intel সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল নতুন প্রযুক্তির জন্য 2007 EE Times ACE পুরস্কারে ভূষিত হয়েছিল।

ফোটন তাড়া করে

বিদ্যমান সুপ্রতিষ্ঠিত ট্রানজিস্টর উৎপাদন প্রক্রিয়ার বিপরীতে যা কয়েক দশক ধরে প্রমাণিত হয়েছে, সেমিকন্ডাক্টর ফোটোনিক্সের উপাদান তৈরির প্রযুক্তি সম্পূর্ণ নতুন। এটি বাস্তবায়নের পথে কিছু সমস্যা রয়েছে: ডিভাইসগুলিকে অপ্টিমাইজ করা, ডিজাইনের নির্ভরযোগ্যতা বৃদ্ধি করা, পরীক্ষার পদ্ধতির বিকাশ, শক্তির দক্ষতা নিশ্চিত করা এবং সাবমিনিচার ডিভাইসগুলির বিকাশ।

40 গিগাবিট সিলিকন লেজার মডুলেটরের জন্য টেস্ট বেঞ্চ

সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ সমস্যাগুলির মধ্যে একটি হল অপ্টিমাইজেশান, কারণ পিটিএল পরীক্ষাগার ভর কম্পিউটিং এর জন্য অপটিক্যাল ডিভাইস তৈরি করে। অন্য কোন অনুরূপ পণ্য, মান বা অন্যান্য রেফারেন্স পয়েন্ট না থাকলেও, একটি নতুন প্রযুক্তিগত প্রক্রিয়া বিকাশকারী প্রকৌশলীরা নিজেরাই এমন সমাধানগুলি অনুসন্ধান করে যা কম্পিউটার অ্যাপ্লিকেশনগুলির প্রয়োজনীয়তাগুলি সর্বোত্তমভাবে পূরণ করে।

বর্তমানে, ফটোইলেক্ট্রনিক্স মান অনুসারে অপেক্ষাকৃত ছোট পিটিএল গবেষণাগারের গবেষকদের একটি দল ধীরে ধীরে সেমিকন্ডাক্টর ফোটোনিক্স সমাধানের বাণিজ্যিকীকরণের দিকে স্যুইচ করছে এবং আশা করছে যে এই অবিশ্বাস্য প্রযুক্তির ব্যাপক গ্রহণ শুরু হতে পারে 2010 সালের প্রথম দিকে। অপটিক্স বিশেষজ্ঞদের একটি গ্রুপ ভিক্টর ক্রুতুলের নেতৃত্বে ডিজিটাল এন্টারপ্রাইজ গ্রুপ (ডিইজি), এটি এমন অ্যাপ্লিকেশন তৈরি করছে যা নতুন প্রযুক্তির বিকাশের ভিত্তি প্রদান করবে। "আমরা বিশ্বাস করি যে অপটিক্যাল যোগাযোগে দক্ষতা অর্জন করে, ইন্টেল পণ্যগুলি মুরের আইন মেনে চলতে থাকবে," ক্রুটাল ​​বলেছেন৷

যখন ইলেকট্রনের পরিবর্তে ফোটনগুলি একই কম্পিউটিং প্ল্যাটফর্মের উপাদানগুলির মধ্যে এবং বিভিন্ন সিস্টেমের মধ্যে তথ্য স্থানান্তর করতে ব্যবহৃত হয়, তখন পরবর্তী কম্পিউটার বিপ্লব ঘটবে। সারা বিশ্বের নেতৃস্থানীয় ইলেকট্রনিক্স নির্মাতারা ইতিমধ্যে এই প্রতিযোগিতায় যোগ দিয়েছে, একটি প্রতিযোগিতামূলক সুবিধা পেতে চাইছে। নতুন প্রযুক্তির তাৎপর্যকে সমন্বিত সার্কিট আবিষ্কারের সাথে তুলনা করা যেতে পারে। ইন্টেল এই গবেষণায় এবং সেমিকন্ডাক্টর ফোটোনিক্স-ভিত্তিক উপাদানগুলির বিকাশে নেতৃত্ব দিচ্ছে।

আজ, অপটিক্যাল সংযোগগুলি প্রাথমিকভাবে ডিভাইস-টু-ডিভাইস স্তরে বা অপটিক্যাল নেটওয়ার্কগুলিতে ব্যবহৃত হয়। তাদের প্রধান উপাদান এবং অপারেটিং নীতিগুলি পূর্ববর্তীগুলির একটিতে আলোচনা করা হয়েছে। যাইহোক, আন্তঃসংযোগের আরও তিনটি বিভাগ রয়েছে-বোর্ড-টু-বোর্ড, চিপ-টু-চিপ এবং ইন-সার্কিট যোগাযোগ-যার জন্য অপটিক্যাল আন্তঃসংযোগগুলি বাস্তবায়নের প্রধান অসুবিধা হল একটি সাধারণের উপর অপটিক্যাল এবং ইলেকট্রনিক ফাংশন একত্রিত করার প্রয়োজন। সেমিকন্ডাক্টর সাবস্ট্রেট। এই সমস্যাটি সিলিকন ফোটোনিক্স দ্বারা সমাধান করা যেতে পারে, যা আলো তৈরি, প্রেরণ, নিয়ন্ত্রণ এবং সনাক্ত করতে সিলিকন-ভিত্তিক উপকরণ ব্যবহার করে।

কারণ

বোর্ড স্তরে অপটিক্যাল কমিউনিকেশন চ্যানেলগুলির বিকাশে আগ্রহ ব্লেড সার্ভার তৈরির কারণে হয়েছিল। এখানে অপটিক্যাল প্রযুক্তির সুস্পষ্ট লক্ষ্য হল ব্যাকপ্লেন। এটি সাধারণত উচ্চ-গতির পয়েন্ট-টু-পয়েন্ট বা মাল্টিপয়েন্ট সংযোগগুলিকে 1 মিটার পর্যন্ত সাধারণ দৈর্ঘ্যের সাথে সমর্থন করে। অপটিক্যাল প্যাচ প্যানেলের মূল সুবিধাগুলির মধ্যে রয়েছে কম ক্রসস্টাল এবং উচ্চ ব্যান্ডউইথ। যাইহোক, আজকের অপটিক্যাল প্যাচ প্যানেলগুলির অনেকগুলি প্যাচ প্যানেলের মতো। তারা পলিমার সিলিকন ফাইবার, উল্লম্ব গহ্বর পৃষ্ঠ নির্গত লেজার (ভিসিএসইএল), প্ল্যানার ফাইবার চেইন এবং ফটোডিওডের সাথে একীভূত রিবন ফাইবার সহ বিভিন্ন অপটিক্যাল প্রযুক্তি প্রদর্শন করেছে। কিন্তু কিছু কুলুঙ্গি অ্যাপ্লিকেশন বাদে তাদের কেউই তামার সংযোগ প্রতিস্থাপন করেনি।

প্রসেসর শিল্পে ঘড়ির গতির দৌড় বন্ধ হবে কিনা তা ভবিষ্যদ্বাণী করা কঠিন, কারণ মুরের আইন থেকে এক্সট্রাপোলেটিং, আমরা 2010 সালের শেষ নাগাদ প্রায় 10 গিগাহার্জের ক্লক ফ্রিকোয়েন্সি সহ চিপগুলির উপস্থিতি আশা করতে পারি। যাইহোক, এমনকি বর্তমান ফ্রিকোয়েন্সিতে, তামার বাসের উপর ভিত্তি করে মুদ্রিত সার্কিট বোর্ড বা মডিউলগুলিতে প্রয়োজনীয় ব্যান্ডউইথ সরবরাহ করা ক্রমশ কঠিন হয়ে উঠছে। তামার FR-4 (ফ্লেম রেজিস্ট্যান্স 4) PCB-এর ক্ষতি 1 GHz-এর উপরে ফ্রিকোয়েন্সিতে দ্রুত বাড়তে দেখা গেছে, সংকেত-থেকে-শব্দ অনুপাতের অবনতি এবং সময় ত্রুটি ঘটছে। উপরন্তু, crosstalk তারের ঘনত্ব সীমাবদ্ধ। মাইক্রোসার্কিটের মধ্যে 10 সেমি পর্যন্ত লম্বা হাই-স্পিড অপটিক্যাল চ্যানেলের কপারের তুলনায় অনেক সুবিধা রয়েছে। তাদের বৃহত্তর ব্যান্ডউইথের সাথে কম লোকসান রয়েছে এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ক্রসস্ট্যাকের সাপেক্ষে নয়। গত 20 বছরে, অপটিক্যাল প্রযুক্তিগুলি তামার তারের সীমাবদ্ধতাগুলি কাটিয়ে উঠতে প্রস্তাব করা হয়েছে, তবে তুলনামূলকভাবে উচ্চ ব্যয় এবং বহিরাগত সামগ্রীর ব্যবহার তাদের বড় আকারের উত্পাদনের জন্য অনুপযুক্ত করে তুলেছে।

মাল্টি-গিগাহার্টজ ফ্রিকোয়েন্সিতে কাজ করা সমন্বিত সার্কিটের মধ্যে বৈদ্যুতিক সংযোগের নকশা করাও ক্রমশ জটিল হয়ে উঠছে। এই ধরনের পরিস্থিতিতে, 1 সেন্টিমিটারের কম দৈর্ঘ্যের অপটিক্যাল চ্যানেলগুলি সম্ভাব্য আকর্ষণীয় হয়ে ওঠে। নিম্নলিখিত কারণগুলি এতে অবদান রাখে:

• তামার কন্ডাক্টর ব্যবহারের তুলনায় বিলম্বের সময় হ্রাস;
• বড় ব্যান্ডউইথ যা ট্রানজিস্টরের ঘড়ির ফ্রিকোয়েন্সি বৃদ্ধিকে সীমাবদ্ধ করে না;
• শক্তি খরচ হ্রাস;
• ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপের প্রতি সংবেদনশীলতা।

যাইহোক, আজ, অপটিক্স এবং ইলেকট্রনিক্সকে একীভূত করার প্রচেষ্টা কেবল তাদের প্রাথমিক পর্যায়েই নয়, প্রথাগত তামা-ভিত্তিক প্রযুক্তির তুলনায় বেশ ব্যয়বহুলও।

ইন্টেল এই এলাকায় খুব নিবিড় গবেষণা পরিচালনা করছে, যার সমস্যা সমাধানের পদ্ধতি সিলিকন ফোটোনিক্সের উপর ভিত্তি করে। এখানে প্রস্তাবিত সমন্বিত প্ল্যাটফর্মের প্রধান বিল্ডিং ব্লকগুলি হল একটি টিউনেবল এক্সটার্নাল ক্যাভিটি লেজার (ECL), একটি সিলিকন মডুলেটর, একটি সিলিকন-জার্মানিয়াম ফটোডিটেক্টর এবং কম খরচে ইন্টারকানেক্ট প্রযুক্তি৷

সিলিকন আলোর উত্স

যদিও সিলিকন-ভিত্তিক লেজারগুলি এখনও অর্জনযোগ্য নয়, দৃশ্যমান এবং ইনফ্রারেড রেঞ্জে নির্গত আলোর উত্সগুলির উপর কাজ বিশ্বজুড়ে ব্যাপকভাবে চলছে। সিলিকন উত্সগুলি একক একীকরণের জন্য জৈব অংশগুলির মধ্যে একটি, যেহেতু তারা একটি একক সাবস্ট্রেটে অপটিক্যাল উপাদান এবং নিয়ন্ত্রণ ইলেকট্রনিক্স উভয়ের বানোয়াট অনুমতি দেয়। সিলিকন লাইট গাইড ব্যবহার করার সময়, বিকিরণটি 1.1 মাইক্রনের বেশি তরঙ্গদৈর্ঘ্য সহ ইনফ্রারেড পরিসরে হওয়া উচিত, যেহেতু এই উইন্ডোতে ক্ষতির পরিমাণ কম।

বর্তমানে, বৈদ্যুতিক পাম্পিংয়ের ফলে প্রাপ্ত বিকিরণ - ইলেক্ট্রোলুমিনেসেন্সের প্রভাব ব্যবহারের দিক থেকে বেশিরভাগ গবেষণা পরিচালিত হচ্ছে। যতক্ষণ না নির্ভরযোগ্য এবং দক্ষ সিলিকন নির্গমনকারী প্রাপ্ত হয়, হাইব্রিড ইন্টিগ্রেশনের সম্ভাবনা, অর্থাৎ, সিলিকন লাইট গাইডের সাথে সংযুক্ত নন-সিলিকন আলোর উত্সগুলির ব্যবহার বিবেচনা করা হচ্ছে।

সিলিকন আলোর উত্স তৈরিতে অসুবিধা পরোক্ষ রূপান্তর সহ একটি ব্যান্ড গ্যাপের উপস্থিতির কারণে ঘটে। এটি এই সত্যের দিকে পরিচালিত করে যে নন-রেডিয়েটিভ ট্রানজিশনের সম্ভাবনা (বিশেষত, Auger রিকম্বিনেশন) হালকা নির্গমনের তুলনায় বেশি হয়ে যায়।

ইনফ্রারেড বিকিরণ পেতে, উপযুক্ত অমেধ্য, যেমন এর্বিয়াম, সিলিকনে প্রবর্তন করতে হবে। সিলিকন লাইট গাইড ইনফ্রারেড পরিসরে এর্বিয়াম নির্গত হয় যদি তারা অতিরিক্ত অক্সিজেন দিয়ে ডোপ করা হয় যাতে জালিতে অপটিক্যালি সক্রিয় আয়ন তৈরি হয়। যাইহোক, এই ধরণের ডিভাইসের একটি উল্লেখযোগ্য ত্রুটি রয়েছে: যদিও বিকিরণের তীব্রতা 100° কে-তে তুলনামূলকভাবে বেশি, ঘরের তাপমাত্রায় এটি দ্রুত হ্রাস পায়।

সিলিকনে আলোর আউটপুটের কার্যকারিতা বাড়ানোর পরবর্তী উপায় হল ইলেকট্রন-হোল পুনঃসংযোগের সময় নন-রেডিয়েটিভ ট্রানজিশনের সংখ্যা হ্রাস করা। এটি জালিতে নন-রেডিয়েটিভ পুনঃসংযোজন কেন্দ্রগুলিতে বাহকগুলির প্রসারণ হ্রাস করে অর্জন করা হয়, যা আলো-নিঃসরণকারী স্থানান্তরের সম্ভাবনাকে বাড়িয়ে তোলে। এই ধরনের সীমাবদ্ধতার একটি পদ্ধতি, VLSI প্রযুক্তির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, ন্যানোক্রিস্টাল ব্যবহারের উপর ভিত্তি করে। অন্যান্য উপায়ে GeSi বা ক্রিস্টাল জালির ত্রুটিতে কোয়ান্টাম ওয়েলস ব্যবহার করা জড়িত।

অন্যান্য তরঙ্গদৈর্ঘ্যে বিকিরণ তৈরি করতে এর্বিয়াম ছাড়া অন্য অমেধ্য অন্তর্ভুক্ত করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, টার্বিয়াম 0.98 এবং 0.54 মাইক্রনের তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সাথে বিকিরণ প্রদান করে। যাইহোক, এই জাতীয় ডিভাইসগুলির জীবনকাল এবং নির্ভরযোগ্যতা ব্যবহারিক ব্যবহারের জন্য খুব কম।

প্রত্যক্ষ কারেন্ট সহ সমস্ত ধরণের সিলিকন আলোর উত্সের জন্য আরেকটি সীমাবদ্ধতা হল কম সরাসরি মডুলেশন গতি - প্রায় 1 মেগাহার্টজ। এর মানে হল যে তাদের উচ্চ-গতির চ্যানেল তৈরি করতে বাহ্যিক মডুলেটর প্রয়োজন।

ডিভাইস আর্কিটেকচার

সিলিকন আলোর উত্স তৈরির কাজ অব্যাহত রয়েছে, তবে তারা এখনও সম্পূর্ণ হতে অনেক দূরে। এবং একটি নির্ভরযোগ্য এবং দক্ষ সিলিকন আলোর উত্স উপস্থিত না হওয়া পর্যন্ত, সমন্বিত ফোটোনিক্স সিস্টেমগুলির জন্য পর্যায় সারণির III-V গ্রুপের ঐতিহ্যবাহী উপকরণগুলির প্রয়োজন হবে।

Intel অনুসরণ করে, আমরা একটি উদাহরণ দিই কিভাবে একটি বহিরাগত ক্যাভিটি লেজার এবং একটি ব্র্যাগ গ্রেটিং সহ একটি সিলিকন লাইট গাইডকে অপটিক্যাল যোগাযোগের জন্য পছন্দসই তরঙ্গদৈর্ঘ্য প্রাপ্ত করার জন্য ক্রিস্টাল দ্বারা উত্পন্ন গ্রুপ III-V আলোর ফিল্টার হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। সিলিকনের শক্তিশালী থার্মো-অপটিক্যাল প্রভাব উৎপন্ন তরঙ্গকে সুর করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।

ব্র্যাগ গ্রেটিং একটি সিলিকন-অন-ইনসুলেটর (SOI) ওয়েফারের উপর 1.2 × 2.3 × 3.4 μm খাঁজগুলিকে খোদাই করে তৈরি করা হয়েছিল। তারপরে, যথাযথ প্রক্রিয়াকরণের পরে, আমরা যে বিবরণগুলি বাদ দিই, ব্র্যাগ গ্রেটিং হালকা গাইডে স্থাপন করা হয়েছিল। ইএলসি একটি এমপ্লিফায়ার চিপের সাথে একটি ব্র্যাগ গ্রেটিং সম্বলিত একটি হালকা গাইড সংযুক্ত করে তৈরি করা হয়েছিল। রেজোনেটরটি একটি ব্র্যাগ গ্রেটিং এর মধ্যে তৈরি হয়েছিল, একদিকে একটি আয়না হিসাবে কাজ করে এবং একটি 90% প্রতিফলিত আবরণ সহ একটি এমপ্লিফায়ার চিপ, বিপরীত দিকে একটি আয়না তৈরি করে। ব্র্যাগ গ্রেটিং সহ আলোর নির্দেশিকাটি 8° কোণে অ্যামপ্লিফায়ার চিপের সাথে সংযুক্ত ছিল, যা অ-প্রতিফলিত আবরণের সাথে মুখের কার্যকর প্রতিফলনকে 10-5 এ কমিয়ে দিয়েছে। উৎপন্ন রশ্মি লেজার ডায়োডের পাশ থেকে প্রস্থান করেছে যার উপর একটি 90% প্রতিফলিত আবরণ প্রয়োগ করা হয়েছিল এবং একটি লেন্স সহ একটি একক-মোড অপটিক্যাল ফাইবারের শঙ্কুতে প্রবেশ করেছে (চিত্র 1)। লেন্সটি অপটিক্যাল ফাইবার এবং লেজারের মধ্যে সংযোগ বাড়াতে কাজ করে। একটি ব্র্যাগ গ্রেটিং ব্যবহার করে একটি বাহ্যিক গহ্বর সহ একটি লেজারের অপারেটিং নীতিটি আরও ভালভাবে বোঝার জন্য, আমরা আরও ঐতিহ্যগত উপাদান ব্যবহার করে এর চিত্র উপস্থাপন করি (চিত্র 2)।

সিলিকন মডুলেটর

সুতরাং, উপরে আমরা III-V গ্রুপের একটি জটিল সেমিকন্ডাক্টর ডায়োড এবং একটি সিলিকন ব্র্যাগ গ্রেটিং এর উপর ভিত্তি করে একটি টিউনযোগ্য লেজার বর্ণনা করেছি। যাইহোক, লেজার আউটপুট একটি অবিচ্ছিন্ন তরঙ্গ তৈরি করে, যা তথ্য বহন করে না। অপটিক্যাল কমিউনিকেশন চ্যানেলের মাধ্যমে ডেটা ট্রান্সমিট করার জন্য একটি অপটিক্যাল মডুলেটর প্রয়োজন। 1 গিগাহার্জের উপরে মডুলেশন ফ্রিকোয়েন্সি সহ এই জাতীয় ডিভাইসগুলি সাধারণত ফেরোইলেকট্রিক লিথিয়াম নিওবেট স্ফটিক (LiNbO3) বা একাধিক কোয়ান্টাম কূপ সহ জটিল অর্ধপরিবাহী থেকে তৈরি করা হয়েছিল, যা স্থানীয় স্টার্ক প্রভাবকে কাজে লাগায় (বাহ্যিক বৈদ্যুতিক প্রভাবের অধীনে একটি পরমাণুর বর্ণালী লাইনের বিভাজন। ক্ষেত্র) বা তড়িৎ শোষণ প্রভাব। এই ডিভাইসগুলির মডুলেশন ফ্রিকোয়েন্সি 40 GHz এ পৌঁছায়।

কম খরচে সমাধানের জন্য বাজারের চাহিদা সিলিকন-ভিত্তিক মডুলেটরগুলির বিকাশকে উদ্দীপিত করেছে। উপরন্তু, সিলিকন ফোটোনিক্স CMOS প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে একচেটিয়া সমন্বিত অপটিক্যাল উপাদান প্রাপ্ত করা সম্ভব করে তোলে।

সিলিকন-ভিত্তিক অপটিক্যাল মডুলেটরগুলি অনেক গবেষণা কেন্দ্র দ্বারা প্রস্তাবিত এবং প্রদর্শিত হয়েছে। আমরা এখানে একটি Mach-Zehnder ইন্টারফেরোমিটার (MZI) এর উপর ভিত্তি করে একটি ডিভাইসের একটি পরীক্ষামূলক সংস্করণ উপস্থাপন করছি। MZI প্যাসিভ সিলিকন ওয়েভগাইডে নির্মিত একটি MOS ক্যাপাসিটরের উপর ভিত্তি করে একটি ফেজ-শিফটিং সার্কিটের মূল বিকাশের জন্য ধন্যবাদ, 1.55 µm তরঙ্গদৈর্ঘ্যের জন্য 2.5 GHz এর একটি মডুলেশন ফ্রিকোয়েন্সি অর্জন করা যেতে পারে।

এমসিআই-এর একটি পরিকল্পিত উপস্থাপনা চিত্রে দেখানো হয়েছে। 3. আগত আলো দুটি সমান অংশে বিভক্ত এবং ইন্টারফেরোমিটারের দুটি বাহুতে নির্দেশিত হয়। তাদের প্রতিটিতে একটি সক্রিয় বিভাগ থাকতে পারে, যা একটি প্রয়োগকৃত ভোল্টেজ ব্যবহার করে বাহুতে আলোর প্রচারের গতিকে সামান্য পরিবর্তন করে। এই কারণে, আউটপুটে বীমের একটি ফেজ শিফ্ট প্রাপ্ত হয়, যা হস্তক্ষেপের কারণে, ফলস্বরূপ মরীচিতে তীব্রতার ওঠানামার দিকে পরিচালিত করে।

সিলিকন ফটোডিটেক্টর

চূড়ান্ত সক্রিয় উপাদান যা একটি অল-সিলিকন অপটিক্যাল প্ল্যাটফর্মে একত্রিত করা আবশ্যক তা হল ফটোডিটেক্টর। সিলিকন ফটোডিটেক্টরগুলি ইতিমধ্যেই দৃশ্যমান আলো (0.4-0.7 µm) ব্যবহার করে অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, যেমন ডিজিটাল ক্যামেরা এবং স্ক্যানারগুলিতে, এই তরঙ্গদৈর্ঘ্যে তাদের উচ্চ দক্ষতার কারণে। যাইহোক, যোগাযোগে ব্যবহৃত বেশিরভাগ সেমিকন্ডাক্টর লেজার কাছাকাছি-ইনফ্রারেড অঞ্চলে কাজ করে, সাধারণত 850, 1310 এবং 1550 এনএম, এমন একটি পরিসর যেখানে সিলিকন স্বচ্ছ এবং একটি দুর্বল ডিটেক্টর। সিলিকন ফটোডিটেক্টরের আউটপুট কারেন্ট বাড়ানোর সবচেয়ে সাধারণ উপায় হল জার্মেনিয়াম যোগ করা, যা ব্যান্ডগ্যাপ কমায় এবং সনাক্ত করা আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য বৃদ্ধি করে।

চিত্রে। চিত্র 4 ইন্টেল দ্বারা বিকশিত SiGe লাইট গাইডের উপর ভিত্তি করে একটি ফটোডিটেক্টরের একটি ক্রস-সেকশন দেখায়। এটি পূর্বে আলোচিত মডুলেটর হিসাবে একই SOI প্ল্যাটফর্মে তৈরি করা হয়েছে। SiGe স্তরটি হালকা গাইডের সিলিকন পুঁতির উপরে অবস্থিত।

ডিটেক্টরের প্রথম সংস্করণে Si0.5Ge0.5 এর উপর ভিত্তি করে আলো-শোষণকারী উপাদান হিসেবে 18টি কোয়ান্টাম কূপ ব্যবহার করা হয়েছে। কিছু ডিভাইসের জন্য সংবেদনশীলতা 1316 nm এর একটি হালকা তরঙ্গদৈর্ঘ্যে 0.1 A/V এ পৌঁছেছে। বিকাশকারীরা বিশ্বাস করেন যে কিছু উন্নতির সাথে সংবেদনশীলতা 0.5 A/V এ বাড়ানো যেতে পারে। ভ্যালেন্স ব্যান্ডের একটি উল্লেখযোগ্য স্থানান্তরের কারণে ব্যান্ডউইথ 500 MHz এর নিচে ছিল, যা গর্ত পরিবহনকে বাধা দেয়। যাইহোক, এটি বিশ্বাস করা হয় যে চলচ্চিত্রের গঠন পরিবর্তন করে এই ত্রুটি সংশোধন করা যেতে পারে। সিমুলেশন দেখায় যে থ্রুপুট 10 Gbps এ পৌঁছাতে পারে।

সিলিকন-ভিত্তিক প্ল্যানার অপটিক্সের ক্ষেত্রে গবেষণা কয়েক দশক ধরে বিশ্বের অনেক গবেষণাগারে চলছে, কিন্তু শিল্প নমুনা এখনও পাওয়া যায়নি। যাইহোক, সম্প্রতি বর্তমান সমস্যাগুলি এবং তাদের সমাধানের সম্ভাব্য উপায়গুলি বোঝার ক্ষেত্রে উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি হয়েছে।

কোয়ান্টাম কূপ

একটি কোয়ান্টাম কূপ একটি সম্ভাব্য কূপ যা কণার চলাচলকে সীমিত করে। এটিতে প্রবেশ করে, যে কণাগুলি পূর্বে ত্রিমাত্রিক স্থানে অবাধে স্থানান্তরিত হয়েছিল কেবলমাত্র একটি সমতল অঞ্চলে চলাচল করতে পারে, মূলত দ্বি-মাত্রিক। গতির সীমাবদ্ধতার প্রভাব দেখা যায় যখন কোয়ান্টাম ওয়েলের আকার বাহকের (সাধারণত ইলেকট্রন বা গর্ত) ডি ব্রোগলি তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সাথে তুলনীয় হয়। আসুন আমরা একটি গুণগত স্তরে বিবেচনা করি কিভাবে একটি কোয়ান্টাম ওয়েল তৈরি করা হয়।

যেমনটি জানা যায়, ব্যান্ড তত্ত্ব অনুসারে, একটি সেমিকন্ডাক্টরের শক্তি বর্ণালীতে তিনটি ব্যান্ড থাকে (নিচ থেকে উপরে): ভ্যালেন্স ব্যান্ড, ব্যান্ড গ্যাপ ব্যান্ড এবং কন্ডাকশন ব্যান্ড। যদি একটি সরু ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টরের একটি পাতলা স্তর প্রশস্ত ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টরের দুটি স্তরের মধ্যে স্থাপন করা হয়, তবে মধ্যবর্তী পাতলা স্তরের পরিবাহী ব্যান্ড ইলেকট্রন, যার শক্তি সংলগ্ন সেমিকন্ডাক্টরগুলির প্রশস্ত ব্যান্ড গ্যাপের শক্তি স্তরের চেয়ে কম থাকে। তাদের দ্বারা গঠিত সম্ভাব্য বাধা ভেদ করতে সক্ষম হবে না। এইভাবে, দুটি হেটেরোজাংশন উভয় দিকে ইলেকট্রনের চলাচলকে সীমাবদ্ধ করে, অর্থাৎ, ইলেকট্রনগুলি এক দিকে লক করা হয়। আমরা বলতে পারি যে একটি কোয়ান্টাম কূপে ইলেকট্রন গ্যাসের চলাচল দ্বি-মাত্রিক হয়।

সিলিকন ফোটোনিক্স ইলেকট্রনিক্সের সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল ক্ষেত্রগুলির মধ্যে একটি, যা শক্তি খরচে উল্লেখযোগ্য হ্রাস এবং থ্রুপুট বৃদ্ধির প্রতিশ্রুতি দেয়। এই প্রযুক্তিটি ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল চিপগুলিকে একক সিলিকন চিপে তৈরি করার অনুমতি দেয়, স্বতন্ত্র চিপগুলিকে বৈদ্যুতিক সংকেতের পরিবর্তে অপটিক্যালের মাধ্যমে যোগাযোগ করতে দেয়। প্রথম কাজ করা হাইব্রিড চিপ তৈরি করতে IBM-এর প্রায় 12 বছর লেগেছিল। এই ধরনের চিপগুলির সাথে সিস্টেমের বর্ধিত কর্মক্ষমতা বর্তমানে চালু থাকাগুলির তুলনায় অনেক বেশি শক্তিশালী সুপার কম্পিউটার তৈরি করা সম্ভব করে তোলে।

এইভাবে, বৈদ্যুতিক ডালের পরিবর্তে হালকা ডালের ব্যবহার একটি চিপের মধ্যে এবং একটি ইলেকট্রনিক কম্পিউটিং সিস্টেমের বিভিন্ন অংশের মধ্যে খুব বেশি পরিমাণে তথ্য দ্রুত স্থানান্তর করতে দেয়। পূর্বে, কর্পোরেশন একটি ফোটোনিক ট্রান্সসিভার তৈরি করতে সক্ষম হয়েছিল যা আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য অনুসারে মাল্টিপ্লেক্সিং চ্যানেলগুলির কার্যকারিতা প্রদান করে। এখন কোম্পানি সরাসরি প্রসেসর মডিউলে সিলিকন ফোটোনিক্স প্রযুক্তি ব্যবহার করে তৈরি চিপ স্থাপন করতে সক্ষম হয়েছে।

আইবিএম রিসার্চ - জুরিখের ফটোনিক্স গ্রুপের প্রধান বার্ট অফরেইন, ইউরোপ, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্র এবং জাপানের সহকর্মীদের সাথে, প্রচলিত সিলিকন প্রসেসরের সমতুল্য সিলিকন ফোটোনিক্স প্রযুক্তি ব্যবহার করে তৈরি চিপগুলি বিবেচনা করার প্রস্তাব করেছেন। এই ধরনের চিপ তৈরির প্রযুক্তিও হাইব্রিড হিসেবে দেওয়া হয়। দলটি হাইব্রিড চিপের দক্ষ অপারেশন প্রদর্শন করেছে, যা সিলিকন ফোটোনিক্স প্রযুক্তিতে সম্ভাব্য অগ্রগতির পরামর্শ দেয়। বর্তমান ডিজাইনে সাধারণত বোর্ডের প্রান্তে একটি অপটিক্যাল ট্রান্সসিভার ব্যবহার করা হয়। তবে এটি কোনও সমাধান নয়, যেহেতু ট্রান্সসিভারটি প্রসেসর থেকে যথেষ্ট দূরে অবস্থিত এবং সিস্টেমের কার্যকারিতা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পেয়েছে।

নীল রেখাগুলি হল অপটিক্যাল ফাইবার যা হালকা ডালের আকারে তথ্য প্রেরণ করে। কমলা-হলুদ গঠনগুলি হল তামার পরিবাহী যার মাধ্যমে উচ্চ-গতির বৈদ্যুতিক সংকেতগুলি পাস হয়। বিকাশকারীরা একটি চিপে উভয় ধরণের কন্ডাক্টরকে একীভূত করতে পরিচালিত করেছিল।

হাইব্রিড চিপগুলির বিকাশ সম্পূর্ণ সিস্টেমের কর্মক্ষমতাতে একাধিক বৃদ্ধি অর্জন করা সম্ভব করে যেখানে এই ধরনের চিপগুলি ব্যবহার করা হয়। উন্নয়ন দল পলিমার এবং সিলিকন লাইট গাইড সংযোগ করার জন্য একটি পদ্ধতি বিকাশ করতে সক্ষম হয়েছিল, যদিও এই ধরনের কাঠামোর আকারগুলি খুব আলাদা।

এই ধরনের হাইব্রিড চিপ সহ কম্পিউটার সিস্টেমগুলি বিপুল পরিমাণ ডেটা নিয়ে কাজ করতে ব্যবহার করা হবে, যা বিশ্লেষণাত্মক গণনাগুলি চালানোর অনুমতি দেবে, কয়েক সেকেন্ডের মধ্যে ডেটা প্রক্রিয়াকরণ করবে। জ্ঞানীয় কম্পিউটিং সুপারসিস্টেম প্রযুক্তি এবং বিজ্ঞানকে একটি নতুন স্তরে নিয়ে যেতে সাহায্য করতে পারে। কিন্তু এই সব সম্ভব হওয়ার আগে বিশেষজ্ঞদের এখনও অনেক কাজ করতে হবে।

ফোটোনিক লজিক এখনও সেমিকন্ডাক্টর লজিক প্রতিস্থাপন করবে না, তবে এটি ইতিমধ্যে ডেটা ট্রান্সমিশনের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে। উভয় ডিভাইসের মধ্যে এবং প্রসেসর কোরের মধ্যে।

অ্যাপল থেকে নতুন হার্ডওয়্যার পণ্যগুলির সাম্প্রতিক ঘোষণার দিকে তাকিয়ে, কেউ বলতে চাই যে নতুন প্রযুক্তিগুলি গ্রীষ্মমন্ডলীয় সবুজের মতো: ঠিক গতকাল সেখানে একটি ছোট স্টান্টেড অঙ্কুর ছিল, কিন্তু আজ ইতিমধ্যে একটি শক্তিশালী লতা রয়েছে যা গভীর শিকড় নিয়েছে এবং দৃঢ়ভাবে আলিঙ্গন করেছে। তার অঙ্কুর সঙ্গে কম্পিউটার প্রযুক্তির বাজার ট্রাঙ্ক.

থান্ডারবোল্ট ইন্টারফেস সহ প্রথম ম্যাকের উপস্থিতি কৌতূহলের সাথে স্বাগত জানানো হয়েছিল, তবে এর বেশি কিছু নয়। এছাড়াও এক সময়ে, বাজারটি অ্যাপল পাওয়ারবুক 3G ল্যাপটপের বিদেশী ফায়ারওয়্যার পোর্টের দিকে তাকিয়েছিল।

থান্ডারবোল্টের পরবর্তী অন্তর্ভুক্তি, ডিসপ্লে পোর্টের সাথে মিলিত, প্রায় সমস্ত অ্যাপল কম্পিউটিং সরঞ্জামে পেরিফেরাল নির্মাতাদের এই প্রযুক্তিকে সমর্থন করার বিষয়ে গুরুত্ব সহকারে চিন্তা করতে বাধ্য করে। সৌভাগ্যবশত, ইন্টেল দ্বারা তৈরি নতুন কন্ট্রোলার একই সাথে Thunderclap এবং USB 3.0 স্পেসিফিকেশন উভয়কেই সমর্থন করে। এবং যদি সর্বশেষ ইন্টারফেসের সাথে সবকিছু পরিষ্কার হয় তবে থান্ডারবোল্ট রহস্যে পূর্ণ। কোনটা?

আচ্ছা, উদাহরণস্বরূপ, "আপনার নামে কি আছে?" সিরিজ থেকে সর্বোপরি, থান্ডারবোল্ট হল ইন্টেলের লাইট পিক রিসার্চ টেকনোলজির বাজারের নাম, যেখানে কীওয়ার্ড হল হালকা। থান্ডারবোল্ট প্রতি সেকেন্ডে যে দশটি গিগাবিট এখন ভোক্তাদের জন্য অফার করে, তিন মিটার পর্যন্ত দূরত্বের তামার তারের মাধ্যমে ডেটা প্রেরণ করে, সেগুলি প্রতি সেকেন্ডে পঞ্চাশ গিগাবিটের তুলনায় সত্যিই ফুল যা লাইট পিক একশো মিটারেরও বেশি একটি অপটিক্যাল কেবল প্রদান করে৷

থান্ডারবোল্টের অপটিক্যাল সংস্করণের উপস্থিতি অদূর ভবিষ্যতের বিষয়। একটি ভবিষ্যত যেখানে আমরা মাইক্রোইলেক্ট্রনিক্সের সাথে অভ্যস্ত, "আলোর রাণী" - ফটোনিক্স - ডেটা প্রক্রিয়া করতে সাহায্য করতে শুরু করবে।

ইন্টেল কীভাবে তার সিলিকন ফটোনিক্স লিঙ্ক হাই-স্পিড ডেটা এক্সচেঞ্জ প্রযুক্তিতে ফটোনিক্স ব্যবহার করে সে সম্পর্কে আপনি "এক সেকেন্ডে ডাউনলোড করুন: সিলিকন ফটোনিক্সে অগ্রগতি" নিবন্ধে পড়তে পারেন।

ইন্টেলের সিলিকন ফোটোনিক্স সমাধানগুলি কম্পিউটার-পেরিফেরাল ইন্টারফেস ব্যান্ডউইথের প্রতি সেকেন্ডে পঞ্চাশ গিগাবিট প্রদান করবে

সিলিকন ফোটোনিক্স-ভিত্তিক সিস্টেমের উপাদানগুলিকে আরও বিশদে দেখার সময় এসেছে। সিস্টেম, কারণ ইন্টেল সমাধানগুলি কেবলমাত্র থেকে অনেক দূরে। এবং, সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ, আজ এইগুলি আর শুধু পরীক্ষাগার ব্যায়াম নয়। সিলিকন ফটোনিক্স সমস্ত প্রয়োজনীয় ক্ষমতা অর্জন করেছে এবং বিদ্যমান মাইক্রোইলেক্ট্রনিক সমাধানগুলির সাথে ফলপ্রসূভাবে সহযোগিতা করার জন্য বেশ প্রস্তুত।

এই ধরনের সহযোগিতার একটি উদাহরণ হল বর্তমান উপাদানের নায়ক - IBM প্রকল্পটি যথাযথভাবে SNIPER (সিলিকন ন্যানো-স্কেল ইন্টিগ্রেটেড ফটোনিক এবং ইলেকট্রনিক ট্রান্সসিভার) নামে পরিচিত।

ফটোনিক্স। প্রযুক্তির ইট

মাইক্রোসার্কিট্রিতে ফটোনিক্স কি সম্পূর্ণরূপে ইলেকট্রনিক্স প্রতিস্থাপন করতে পারে? সম্ভবত না. আলোর বিস্তার অপটিক্সের আইনের উপর ভিত্তি করে, যা ট্রানজিস্টর, ক্যাপাসিটর এবং ডায়োডের মতো মৌলিক উপাদানগুলির নকশার উপর উল্লেখযোগ্য সীমাবদ্ধতা আরোপ করে। না, ট্রানজিস্টরের অপটিক্যাল অ্যানালগগুলি বিকাশের প্রচেষ্টা অনেক আগে তৈরি হয়েছিল এবং আজও তারা থামে না। কিন্তু তারা প্রমাণিত CMOS প্রযুক্তির সাথে প্রতিযোগিতা করতে পারে না।

ফটোনিক ট্রানজিস্টর সার্কিট গত শতাব্দীর আশির দশকে প্রস্তাবিত হয়েছিল

ডিজিটাল সার্কিট উপাদানগুলির মধ্যে উচ্চ-গতির লিঙ্কগুলি বাস্তবায়নের ক্ষেত্রে ফটোনিক্স সত্যই উৎকৃষ্ট। অর্থাৎ, সেই জায়গাগুলিতে যেখানে ইলেকট্রনিক্সগুলি আরও বেশি সক্রিয়ভাবে পিছলে যেতে শুরু করে। মাইক্রোসার্কিট উপাদানগুলির একীকরণের ডিগ্রি বৃদ্ধি তাদের সংযোগকারী ধাতব কন্ডাক্টরের আকারকে প্রভাবিত করে। বাইশ ন্যানোমিটার সিএমওএস উত্পাদন প্রক্রিয়ায় রূপান্তরের সাথে, প্রকৌশলীরা ক্ষুদ্রাকৃতির তামার বাসবারগুলিতে ক্ষণস্থায়ী ঘটনার সমস্যার মুখোমুখি হয়েছিল। এই ঘটনাগুলি সহজেই একটি সিলিকন চিপে শক্তভাবে প্যাক করা একটি জটিল কম্পিউটিং সিস্টেমের অপারেশনে ত্রুটির কারণ হতে পারে।

মাইক্রোসার্কিটের জন্য যোগাযোগের মাধ্যম হিসাবে ফোটোনিক্সের ব্যবহার প্রযুক্তিবিদদের একই সাথে তামার কন্ডাক্টরগুলিতে ক্ষণস্থায়ী প্রক্রিয়াগুলির প্রভাব থেকে নতুন চিপগুলিকে পরিত্রাণ দিতে এবং মাইক্রোসার্কিটের উত্তাপকে উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করতে দেয়। ইলেকট্রনগুলির বিপরীতে, যা অনুৎপাদনশীলভাবে তাদের শক্তিকে তাপে রূপান্তরিত করে, ফোটন, একটি অপটিক্যাল কন্ডাকটর বরাবর চলমান, তাপকে মোটেও নষ্ট করে না।

সুতরাং, আপস সমাধান হল ইলেকট্রনিক্স এবং ফটোনিক্সের সমন্বয়। ইলেক্ট্রনিক্স ডিজিটাল সার্কিট্রির ভিত্তি ধরে রাখে এবং ফটোনিক্স একটি সর্বজনীন পরিবাহী মাধ্যমের ভূমিকা গ্রহণ করে।

এমন পরিবেশের কি দরকার? প্রথমত, ফোটনের উৎস একটি লেজার। এর পরেরটি হল পরিবাহী মাধ্যম যার মাধ্যমে ফোটনগুলি মাইক্রোসার্কিটের ভিতরে প্রচার করতে পারে - ওয়েভগাইড। ইলেকট্রনিক উপাদানগুলির দ্বারা গঠিত শূন্য এবং একটি হালকা প্রবাহে পরিণত হওয়ার জন্য এবং বিপরীত রূপান্তরের জন্য, মডুলেটর এবং ডিমোডুলেটরগুলির প্রয়োজন হবে, তবে অবশ্যই, সাধারণগুলি নয়, তবে অপটিক্যালগুলি।

ভাল, বর্তমান সমন্বিত সার্কিটগুলির চ্যানেলগুলির দ্বারা প্রয়োজনীয় উচ্চ থ্রুপুট অর্জনের জন্য, মাল্টিপ্লেক্সার এবং ডেমল্টিপ্লেক্সার (এছাড়াও, অবশ্যই, অপটিক্যাল) প্রয়োজন হবে। অধিকন্তু, এই সমস্ত উপাদানগুলিকে অবশ্যই একই সিলিকন বেসে প্রয়োগ করতে হবে যা CMOS প্রযুক্তির জন্য ব্যবহৃত হয়।

এই "বিল্ডিং ব্লক" এর বিকাশ হল সেই পথ যা সিলিকন ফোটোনিক্স গত বিশ বছর ধরে অনুসরণ করেছে। এই সময়ের মধ্যে, অনেকগুলি অনন্য সমাধান প্রস্তাব করা হয়েছিল, যা ছিল খুব "প্রযুক্তির সমষ্টি" যা ফটোনিক্সকে একটি গুণগতভাবে নতুন স্তরে যাওয়ার অনুমতি দেয়। সমন্বিত অপটিক্যাল-ইলেক্ট্রনিক সার্কিটের স্তর।

সিলিকন লেজার

আসলে, "সিলিকন লেজার" শব্দটি একটি অক্সিমোরন। একটি তথাকথিত পরোক্ষ ফাঁক অর্ধপরিবাহী হওয়ার কারণে, সিলিকন আলো নির্গত করতে সম্পূর্ণরূপে অক্ষম। এই কারণেই ফাইবার অপটিক টেলিযোগাযোগ অন্যান্য (সরাসরি ফাঁক) সেমিকন্ডাক্টরের উপর ভিত্তি করে সমাধান ব্যবহার করে, যেমন গ্যালিয়াম আর্সেনাইড। একই সময়ে, সিলিকন ওয়েভগাইড তৈরি করতে এবং বৈদ্যুতিক সংকেতে অপটিক্যাল সংকেত সনাক্ত করার জন্য দুর্দান্ত।

তো সমস্যাটা কী? আপনি সিলিকন সার্কিটের বাহ্যিক লেজার ব্যবহার করতে পারেন বা সিলিকন এবং উদাহরণস্বরূপ, গ্যালিয়াম আর্সেনাইডের উপর ভিত্তি করে একটি হাইব্রিড সার্কিট বিকাশ করতে পারেন। কিন্তু কোনো সমাধানই কার্যকর বলে মনে করা যায় না। একটি বাহ্যিক লেজার ব্যবহার করার ক্ষেত্রে (এবং আধুনিক ম্যাক্রো-স্তরের ফাইবার-অপ্টিক সিস্টেমে এটি করা হয়), মাইক্রো স্তরে ন্যানোমিটার-আকারের ওয়েভগাইডের সাথে বীমটি সঠিকভাবে ক্রমাঙ্কন করা প্রায় অসম্ভব। CMOS চিপগুলির উত্পাদন প্রক্রিয়াতে গ্যালিয়াম আর্সেনাইডের অন্তর্ভুক্তি ব্যর্থ হয়েছে। এই দুটি সেমিকন্ডাক্টর খুব ভিন্ন উত্পাদন শর্ত প্রয়োজন.

সুতরাং, একটি সিলিকন লেজার কি কখনই আলো দেখতে পাবে না (বা বরং নির্গত)? অবশ্যই না. বিভিন্ন কৌশল ব্যবহার করে সিলিকনকে উজ্জ্বল করা যায়। উদাহরণস্বরূপ, সিলিকন ছাড়িয়ে ফোটন নির্গত করবে এমন একটি উপাদান দিয়ে ডোপিং। অথবা সিলিকনের গঠন এমনভাবে পরিবর্তন করুন যে এটি আলোকিত হতে বাধ্য হবে। তৃতীয় উপায় হল রমন স্ক্যাটারিং ব্যবহার করা (যাকে রমন স্ক্যাটারিংও বলা হয়), যা অস্থায়ীভাবে সিলিকনকে প্রায় সরাসরি-গ্যাপ সেমিকন্ডাক্টরে রূপান্তরিত করে।

সিলিকন গ্লো করার একটি উপায় হল একটি ছিদ্রযুক্ত সিলিকন কাঠামো তৈরি করা

একটি রমন লেজারের পরিকল্পিত এবং মাইক্রোগ্রাফ

বর্তমানে, বিজ্ঞানীরা সিলিকন ডোপিং প্রযুক্তির ক্ষেত্রে সর্বাধিক সাফল্য অর্জন করেছেন। তাদের উপর ভিত্তি করে একটি অবিচ্ছিন্ন-তরঙ্গ সিলিকন লেজারের সবচেয়ে বিখ্যাত বাস্তবায়ন হল ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের সান্তা বারবারার সহযোগিতায় ইন্টেল দ্বারা তৈরি করা লেজার। বিজ্ঞানীরা অক্সাইড ব্যবহার করে একটি সিলিকন ওয়েভগাইডে একটি সরাসরি-ব্যবধান অর্ধপরিবাহী ইন্ডিয়াম ফসফাইডকে "আঠা" করতে সক্ষম হয়েছেন। "আঠালো" এর পুরুত্ব মাত্র 25টি পরমাণু। সিলিকন এবং ইন্ডিয়াম ফসফাইডের মধ্যে একটি সম্ভাব্য পার্থক্য তৈরি করে (এটিকে "বৈদ্যুতিক পাম্পিং" বলা হয়), তারা ফোটনের গঠন অর্জন করেছে, যা সিলিকন ওয়েভগাইডে "আঠা" দিয়ে প্রবেশ করে।

একটি অবিচ্ছিন্ন-তরঙ্গ হাইব্রিড সিলিকন লেজারের পরিকল্পিত চিত্র

এই স্কিমের উপর ভিত্তি করে, বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্য (ইনফ্রারেড পরিসীমা, সিলিকন থেকে স্বচ্ছ) সহ একটি হাইব্রিড সিলিকন লেজারের রূপগুলি তৈরি করা হয়েছে, যা একটি মাল্টি-চ্যানেল যোগাযোগ ব্যবস্থা বাস্তবায়ন করা সম্ভব করে তোলে।

সিলিকন মডুলেটর

একটি সিলিকন লেজার দ্বারা নির্গত ফোটনের প্রবাহকে একটি ক্যারিয়ার ফ্রিকোয়েন্সি হিসাবে ভাবা যেতে পারে যা একটি বাইনারি সংকেত দ্বারা পরিমিত হওয়া প্রয়োজন।

বিজ্ঞানীরা আলোর হস্তক্ষেপের ঘটনাকে কাজে লাগানোর সিদ্ধান্ত না নেওয়া পর্যন্ত অপটিক্যাল মডুলেটরগুলিকে অসম্ভব বলে মনে করা হয়েছিল। সাধারণভাবে, একটি মড্যুলেটেড অপটিক্যাল সিগন্যাল আলোর একটি রেফারেন্স রশ্মির হস্তক্ষেপ এবং একটি উপাদানের মধ্য দিয়ে যাওয়া একটি মরীচির হস্তক্ষেপ দ্বারা প্রাপ্ত করা যেতে পারে যা বৈদ্যুতিক প্রবাহের (তথাকথিত ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল প্রভাব) এর প্রভাবে প্রতিসরাঙ্ক সূচক পরিবর্তন করে। দুর্ভাগ্যবশত, সিলিকন আমাদের এখানেও নামিয়ে দিন - এর প্রতিসম স্ফটিক জালি ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল প্রভাবকে উপলব্ধি করতে দেয় না। ডোপিং আবার উদ্ধারে এসেছে।

বিজ্ঞানীরা সিলিকন ওয়েভগাইডকে বিভক্ত করেছেন এবং এর একটি বাহুতে সিলিকন নাইট্রাইডের একটি স্তর তৈরি করেছেন, যা সিলিকন স্ফটিক জালিকে প্রসারিত করেছে। এই বিভাগে ভোল্টেজ প্রয়োগের ফলে ওয়েভগাইডের এই বাহুতে আলোর প্রতিসরণ ঘটে। একই সময়ে, অন্য বাহুতে একই প্রবাহ বিকৃতি ছাড়াই প্রচার করে।

মাক-জেহন্ডার মডুলেটরে আলোর প্রতিসরণ বাহুর একটি অংশের মাইক্রোফটোগ্রাফ

সম্পূর্ণ Mach-Zehnder মডুলেটর এবং এর রূপের বাস্তবায়ন।

আউটপুটে এই ফ্লাক্সগুলির সংমিশ্রণের ফলে তাদের হস্তক্ষেপ ঘটে এবং সিলিকন নাইট্রাইড ওয়েভগাইড আর্মটিতে একটি ভোল্টেজ প্রয়োগ করে আউটপুট ফ্লাক্স মড্যুলেট করা হবে। বিজ্ঞানীদের চাকা নতুন করে উদ্ভাবন করতে হয়নি। মাক-জেহন্ডার ইন্টারফেরোমিটারে একটি অনুরূপ প্রভাব ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। অতএব, সিলিকন মডুলেটর এবং ডিমোডুলেটরগুলির নাম ঠিক একই ছিল।

সিলিকন মাল্টিপ্লেক্সার

বিভিন্ন তরঙ্গদৈর্ঘ্য সহ একাধিক লেজার থেকে একাধিক মড্যুলেটেড আলোক প্রবাহগুলি ডেটা ট্রান্সমিশনকে সমান্তরাল করে একটি যোগাযোগ চ্যানেলের থ্রুপুটকে উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করতে পারে। কিন্তু কিভাবে এই অনেক থ্রেড একত্রিত করা যাবে? তদুপরি, এমনভাবে যাতে আউটপুটে ফলে মোট প্রবাহকে আবার ভাগ করা যায়। এখানেই মাল্টিপ্লেক্সাররা উদ্ধার করতে আসে। অপটিক্যাল, অবশ্যই।

ওয়েভগাইড (AWG) এর অ্যারের উপর ভিত্তি করে একটি অপটিক্যাল মাল্টিপ্লেক্সারের ধারণা

একটি AWG মাল্টিপ্লেক্সারের মাইক্রোগ্রাফ

অপটিক্যাল মাল্টিপ্লেক্সার ম্যাক-জেহন্ডার মডুলেটরগুলির একটি ক্যাসকেডের উপর ভিত্তি করে

বর্তমানে, বর্ণালী মাল্টিপ্লেক্সিং (WDM - তরঙ্গদৈর্ঘ্য বিভাগ মাল্টিপ্লেক্সিং) এর মাধ্যমে আলোর মাইক্রোমিনিয়েচার মাল্টিপ্লেক্সিংয়ের জন্য একটি প্রযুক্তি প্রস্তাব করা হয়েছে। প্রায়শই, ওয়েভগাইড এবং মিররগুলির একটি অ্যারের উপর ভিত্তি করে একটি বিচ্ছুরণ কাঠামো (AWG - অ্যারেড ওয়েভগাইড গ্রেটিং) এটি বাস্তবায়নের জন্য ব্যবহার করা হয়, যেখানে প্রতিটি আলোক রশ্মি তার তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সাথে বাঁকানো নিজস্ব ওয়েভগাইড বরাবর চলে। যখন এই ওয়েভগাইডগুলি একত্রিত হয়, তখন তারা ফলস্বরূপ বর্ণালীভাবে ঘন প্রবাহ দেয়। আরেকটি সাধারণ সমাধান হল মাক-জেহন্ডার মডুলেটরগুলির একটি ক্যাসকেড ব্যবহার করা যা আমাদের কাছে ইতিমধ্যে পরিচিত।

আইবিএম স্নাইপার। সিলিকন টেরাবিট

ইন্টেল দ্বারা প্রস্তাবিত সিলিকন ফোটোনিক্সের ক্ষেত্রে সমাধানগুলি পেরিফেরাল ডিভাইস ইন্টারফেসের ক্ষেত্রে ফোটোনিক প্রযুক্তিগুলিকে অগ্রসর করার লক্ষ্যে। তাৎক্ষণিক বাণিজ্যিক সম্ভাবনা হল থান্ডারবোল্ট ইন্টারফেসের একটি পঞ্চাশ-গিগাবিট অপটিক্যাল সংস্করণ (সম্ভবত শিল্প বাস্তবায়নের সময় এটিকে ভিন্নভাবে বলা হবে)। দীর্ঘমেয়াদে, ইন্টেল থ্রুপুট প্রতি সেকেন্ডে দুইশ গিগাবিট বাড়ানোর কথা বিবেচনা করছে। এটি দ্রুত বলে কিছু না বলা: উদাহরণস্বরূপ, এই গতিতে একটি ডিভিডি ডিস্কের বিষয়বস্তু এক সেকেন্ডে স্থানান্তর করা যেতে পারে।

আইবিএম গবেষণাগার ঠিক একই লক্ষ্য নির্ধারণ করেছে। আমি এটা সেট এবং এটা অর্জন! সত্য, আইবিএম যোগাযোগের ইন্টারফেসে নয়, একটি মাল্টি-কোর প্রসেসরের কোরগুলির সাথে সংযোগকারী উচ্চ-গতির বাসগুলিতে তার টেরাবিট ব্যবহার করার পরিকল্পনা করেছে।

সিলিকন ফোটোনিক্সের উপর ভিত্তি করে ইন্টারনিউক্লিয়ার কমিউনিকেশন

IBM গবেষণা থেকে SNIPER প্রকল্প ধারণা (সার্কিটের ফোটোনিক অংশ নীল রঙে দেখানো হয়েছে)

SNIPER প্রকল্পটি একটি ফটোনিক যোগাযোগ নেটওয়ার্ক তৈরি করতে উপরে আলোচিত "বিল্ডিং ব্লক" ব্যবহার করে ন্যানোফোটোনিক্সের ধারণার একটি বাস্তব বাস্তবায়ন। এই ফোটোনিক নেটওয়ার্কটি একটি মাল্টিলেয়ার সিস্টেম-অন-চিপ পাইয়ের উপরে একত্রিত করা হয়েছে যাতে একটি মাল্টিপ্রসেসর মডিউল এবং একটি RAM মডিউল রয়েছে। বাইরের দিকে আউটপুট থাকার কারণে, এই জাতীয় নেটওয়ার্ক একটি চিপে এই সিস্টেমের সংযোগ প্রদান করে একটি উচ্চ-গতির অপটিক্যাল ডেটা বাসের সাথে প্রসেসরকে পেরিফেরির সাথে সংযুক্ত করে। অভ্যন্তরীণ ওয়েভগাইড ওয়্যারিং প্রসেসর মডিউলের কোরের মধ্যে ডেটা রাউটিং নিশ্চিত করে।

SNIPER প্রকল্পের ছয়-চ্যানেল ফটোনিক মডিউল

SNIPER প্রকল্পটি বর্তমানে হাইব্রিড সিলিকন লেজার, মাক-জেহন্ডার মডুলেটর এবং একটি ওয়েভগাইড অ্যারে মাল্টিপ্লেক্সার ব্যবহার করে একটি ছয়-চ্যানেল ফটোনিক ট্রান্সসিভার মডিউল বাস্তবায়নের গর্ব করে। এই ট্রান্সসিভারের প্রতিটি চ্যানেলের থ্রুপুট প্রতি সেকেন্ডে বিশ গিগাবিট। এই চ্যানেলগুলির মধ্যে পঞ্চাশটি 25 বর্গ মিলিমিটার সাবস্ট্রেটে প্রয়োগ করা হয়, যা একই টেরাবিট থ্রুপুট প্রদান করে।

প্রকল্প SNIPER ফোটোনিক চিপ টেরাবিট থ্রুপুট প্রদান করে

সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ, SNIPER আর একটি গবেষণা প্রকল্প নয়। সিলিকন লিথোগ্রাফির জন্য সমস্ত ফটোনিক্স উপাদানগুলির গ্রন্থাগারগুলি উত্পাদন চক্রের জন্য পরীক্ষা করা হয়েছে। সেইসাথে একটি চিপে সিস্টেমের CMOS লজিকের সাথে তাদের সংহত করার কৌশল।

এই সমাধানটি প্রথমে কোথায় প্রয়োগ করা হবে? অবশ্যই, সুপার কম্পিউটার সিস্টেম এবং ক্লাউড কম্পিউটিং ডেটা সেন্টারে। যেখানে ইলেকট্রনিক সার্কিটগুলির কম্পিউটিং শক্তি সবচেয়ে বেশি প্রয়োজন তা হল আলোর গতিতে ডেটা বিনিময় করা।

যাইহোক, আমরা নিশ্চিত হতে পারি যে ভোক্তা কম্পিউটিংয়ে সিলিকন ফোটোনিক্সের সম্প্রসারণ খুব বেশি দূরে নয়। এটি সবই পেরিফেরালগুলিকে সংযুক্ত করার জন্য ইন্টারফেস দিয়ে শুরু হবে, এবং তারপরে, দেখুন এবং দেখুন, মাল্টি-কোর সমাধানগুলির জন্য বাসগুলি ধরা পড়বে, আমাদের প্রসেসরের ভিতরের বিরক্তিকর সিলিকনকে বর্ণালীর সমস্ত রঙের সাথে একটি জাদুকরী স্ফটিকতে পরিণত করবে৷

বিগত 2007 সিলিকন ফোটোনিক্সের ক্ষেত্রে সহ অনেক ইন্টেল প্রযুক্তির বিকাশের জন্য অত্যন্ত সফল ছিল। এমআইটি টেকনোলজি রিভিউ ম্যাগাজিন এই ক্ষেত্রে ইন্টেলের সাম্প্রতিক যুগান্তকারী অর্জনকে রেসে তিনগুণ জয়ের সাথে তুলনা করেছে - এইভাবে নেতৃস্থানীয় প্রকাশনার পর্যবেক্ষকরা কর্পোরেশনের আনুষ্ঠানিক ঘোষণার একটি সিরিজ মূল্যায়ন করেছেন। জাস্টিন র্যাটনার, চিফ টেকনোলজি অফিসার এবং ইন্টেলের কর্পোরেট টেকনোলজি গ্রুপের প্রধানের মতে, “আমরা পরীক্ষামূলকভাবে প্রমাণ করেছি যে সিলিকন CMOS ডিজাইন প্রযুক্তির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ উত্পাদন প্রযুক্তিগুলি সেমিকন্ডাক্টর অপটিক্যাল ডিভাইস তৈরি করতে সক্ষম করে৷

এই সত্যটি প্রমাণ করা একটি বিশাল অর্জন ছিল, তবে এই প্রযুক্তিগত দিকটির আরও বিকাশের জন্য কম উল্লেখযোগ্য পদক্ষেপের প্রয়োজন নেই। আমাদের এখন শিখতে হবে কিভাবে সিলিকন ফোটোনিক্স ডিভাইসগুলোকে স্ট্যান্ডার্ড কম্পিউটার উপাদানে একীভূত করতে হয়; আমরা এখনও জানি না কিভাবে এটি করতে হয়। কিন্তু একই সময়ে, আমরা ইন্টেল সলিউশনে সেমিকন্ডাক্টর ফোটোনিক্স ব্যবহার করার জন্য প্রস্তুতকারকদের মডেল অফার করার জন্য বিভিন্ন ধরণের পণ্যের বিকাশের সাথে জড়িত বিভাগগুলির সাথে সক্রিয়ভাবে কাজ চালিয়ে যাচ্ছি।"

টেরা কম্পিউটিং যুগের পথে বাধা দূর করার উপায় হিসেবে সিলিকন ফোটোনিক্স

সিলিকন ফোটোনিক্স হল কর্পোরেট টেকনোলজি গ্রুপের দীর্ঘমেয়াদী উন্নয়ন কৌশলের একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান যার লক্ষ্য টেরা কম্পিউটিং-এ রূপান্তরকে ত্বরান্বিত করা। আসল বিষয়টি হল যে বিপুল কম্পিউটিং শক্তি সহ মাল্টি-কোর প্রসেসরগুলি বিকাশের সাথে সাথে ইঞ্জিনিয়ারদের জন্য নতুন সমস্যা দেখা দেয়। উদাহরণস্বরূপ, মেমরি এবং প্রসেসরের মধ্যে যোগাযোগের গতির চাহিদা শীঘ্রই তামার কন্ডাক্টর দ্বারা আরোপিত শারীরিক সীমাবদ্ধতাকে অতিক্রম করবে এবং বৈদ্যুতিক সংকেতের সংক্রমণ গতি প্রসেসরের গতির চেয়ে ধীর হয়ে যাবে। ইতিমধ্যে, শক্তিশালী কম্পিউটিং সিস্টেমগুলির কার্যকারিতা প্রায়শই প্রসেসর এবং মেমরির মধ্যে ডেটা বিনিময়ের গতি দ্বারা সীমাবদ্ধ থাকে। আজকের ডেটা ট্রান্সমিশন টেকনোলজিগুলি ফটোনিক্সের তুলনায় অনেক কম ব্যান্ডউইথের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে, এবং যে দূরত্বের উপর ডেটা ট্রান্সমিট করা হয়, ট্রান্সমিশনের গতি আরও ধীর হয়ে যায়।

একটি প্রোটোটাইপ অপটিক্যাল মেমরি মডিউলের পরীক্ষায় দেখা গেছে যে সার্ভার মেমরি অ্যাক্সেস করতে বিদ্যুতের পরিবর্তে আলো ব্যবহার করা যেতে পারে

"আমাদের কম্পিউটিং প্ল্যাটফর্মের উপাদানগুলির মধ্যে ডেটা স্থানান্তরের গতিকে প্রসেসরের গতির সাথে মেলাতে হবে৷ এটি সত্যিই একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ কাজ৷ আমরা এই সমস্যার সমাধান হিসাবে সিলিকন ফোটোনিক্সকে দেখি, এবং তাই আমাদের একটি গবেষণা প্রোগ্রাম রয়েছে যা আমাদের এই ক্ষেত্রে একটি নেতৃস্থানীয় অবস্থান দখল করার অনুমতি দেয়।", ইন্টেল কর্পোরেশনের বিশিষ্ট গবেষণা প্রকৌশলী কেভিন কান বলেছেন।

ইন্টেলের প্রধান অপটিক্স গবেষক, ড্রু অ্যালডুইনোর নেতৃত্বে একটি দল ইন্টেল প্ল্যাটফর্মের জন্য একটি অপটিক্যাল প্রসেসর-টু-মেমরি যোগাযোগ ব্যবস্থা তৈরি করছে। সম্পূর্ণ বাফার করা FB-DIMM মেমরির উপর ভিত্তি করে ইতিমধ্যেই একটি টেস্ট প্ল্যাটফর্ম তৈরি করা হয়েছে, যার উপর Microsoft Windows বুট করে এবং চলে। বর্তমান প্রোটোটাইপটি সিস্টেমের কর্মক্ষমতার সাথে আপস না করে অপটিক্যাল যোগাযোগ লাইন ব্যবহার করে প্রসেসরের সাথে মেমরি সংযোগ করার ক্ষমতার প্রমাণ।

এই জাতীয় সমাধানের একটি বাণিজ্যিক সংস্করণ তৈরি করা ব্যবহারকারীদের জন্য প্রচুর সুবিধা রয়েছে। অপটিক্যাল যোগাযোগ ব্যবস্থা মেমরি ব্যান্ডউইথ এবং প্রসেসরের গতির মধ্যে বাধা দূর করবে এবং কম্পিউটিং প্ল্যাটফর্মের সামগ্রিক কর্মক্ষমতা উন্নত করবে।

গবেষণা থেকে বাস্তবায়ন

ইন্টেল বিশিষ্ট গবেষণা প্রকৌশলী মারিও প্যানিসিয়ার নেতৃত্বে ফোটোনিক্স টেকনোলজি ল্যাব প্রমাণ করেছে যে সমস্ত অপটিক্যাল যোগাযোগ উপাদান-লেজার, মডুলেটর এবং ডিমডুলেটর- বিদ্যমান উত্পাদন প্রযুক্তি ব্যবহার করে সেমিকন্ডাক্টর থেকে তৈরি করা যেতে পারে। PTL ইতিমধ্যেই রেকর্ড-ব্রেকিং পারফরম্যান্সে অপারেটিং সিলিকন ফটোনিক্স উপাদানগুলি প্রদর্শন করেছে, যার মধ্যে মডুলেটর এবং ডিমোডুলেটরগুলি 40 Gbps পর্যন্ত ডেটা রেট সরবরাহ করে।

সেমিকন্ডাক্টর ফোটোনিক্স প্রযুক্তি বাস্তবায়নের জন্য, ছয়টি প্রধান উপাদান প্রয়োজন:

• লেজার নির্গত ফোটন;
• কম্পিউটিং প্ল্যাটফর্মের উপাদানগুলির মধ্যে সংক্রমণের জন্য ফোটনের একটি স্ট্রীমকে তথ্যের প্রবাহে রূপান্তর করার জন্য একটি মডুলেটর;
• ওয়েভগাইড, যেগুলি তাদের গন্তব্যে ফোটন সরবরাহ করার জন্য "ট্রান্সমিশন লাইন" হিসাবে কাজ করে, এবং মাল্টিপ্লেক্সারগুলি আলোক সংকেতগুলিকে একত্রিত বা পৃথক করতে;
• একটি কেস, বিশেষত সমাবেশ প্রযুক্তি এবং কম খরচে সমাধান তৈরির জন্য প্রয়োজনীয় যা পিসিগুলির ব্যাপক উত্পাদনে ব্যবহার করা যেতে পারে;
• তথ্য বহনকারী ফোটনের স্ট্রীম গ্রহণের জন্য একটি ডিমডুলেটর এবং তাদের ইলেকট্রনের একটি স্রোতে রূপান্তরিত করার জন্য, একটি কম্পিউটার দ্বারা প্রক্রিয়াকরণের জন্য উপলব্ধ;
• ইলেকট্রনিক সার্কিট এই উপাদান নিয়ন্ত্রণ.

সেমিকন্ডাক্টর প্রযুক্তি ব্যবহার করে এই সমস্ত অপটিক্যাল কমিউনিকেশন উপাদান বাস্তবায়নের বিষয়টি একটি বড় গবেষণা সমস্যা হিসাবে ব্যাপকভাবে স্বীকৃত, যার সমাধান একটি বিশাল প্রযুক্তিগত অগ্রগতির দিকে নিয়ে যাবে। PTL ইতিমধ্যে উচ্চ-পারফরম্যান্স ডিভাইস, মডুলেটর, এমপ্লিফায়ার এবং ডিমডুলেটর তৈরি করে অনেকগুলি বিশ্ব রেকর্ড স্থাপন করেছে যা 40 Gbps পর্যন্ত ডেটা রেট প্রদান করে। আগামী পাঁচ বছরে, ইন্টেল এই উপাদানগুলিকে প্রকৃত পণ্যগুলিতে একীভূত করতে দেখবে।

সেমিকন্ডাক্টর ফোটোনিক্সের ক্ষেত্রে, ইন্টেল ইতিমধ্যে হোম প্রসারিত প্রবেশ করেছে। অপটিক্যাল উপাদানগুলির একীকরণের ক্ষেত্রে গবেষণা ইতিমধ্যে বৈজ্ঞানিক বা প্রযুক্তিগত বিকাশের পর্যায় থেকে বাণিজ্যিক পণ্য তৈরির পর্যায়ে চলে গেছে। গবেষণা দল এখন এই বৈপ্লবিক প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে উদ্ভাবনী পণ্য ডিজাইন করার জন্য ক্ষমতা এবং নির্দিষ্টকরণ চিহ্নিত করার উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করছে। শেষ পর্যন্ত, ইন্টেল দলগুলি প্রোটোটাইপ তৈরি করে এবং নতুন প্রযুক্তি গ্রহণকে ত্বরান্বিত করার জন্য পণ্য উন্নয়ন দলের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে কাজ করে।

নিজস্ব ক্রিয়াকলাপের পাশাপাশি, ইন্টেল CTG-এর বাইরে এই অঞ্চলে সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল কিছু গবেষণার জন্য অর্থায়ন করছে - বিশেষ করে, এটি সান্তা বারবারায় ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের সাথে সহযোগিতা করছে, যা একটি হাইব্রিড সেমিকন্ডাক্টর লেজার তৈরি করছে। অন্যান্য দেশের বিভিন্ন বিশ্ববিদ্যালয়ের মেধাবী স্নাতকরাও পিটিএল ল্যাবরেটরিতে ইন্টার্নশিপ করে।

ইন্টেলের প্রধান আলোকবিজ্ঞান গবেষক, রিচার্ড জোনস বলেছেন: "হাইব্রিড লেজার প্রকল্পে আমাদের সামনে দুটি বড় চ্যালেঞ্জ রয়েছে। প্রথমত, আমাদের অবশ্যই হাইব্রিড লেজার পাইলট উৎপাদন সুবিধা UCLA থেকে ইন্টেলের প্ল্যান্টে নিয়ে যেতে হবে। "দ্বিতীয়ত, আমাদের একত্রিত করতে হবে। একটি হাইব্রিড লেজার, একটি উচ্চ-গতির সেমিকন্ডাক্টর মডুলেটর এবং একটি মাল্টিপ্লেক্সার প্রমাণ করার জন্য যে আমরা CMOS-সামঞ্জস্যপূর্ণ উত্পাদন প্রযুক্তির উপর ভিত্তি করে একটি একক অপটিক্যাল ট্রান্সমিটার তৈরি করতে পারি।"

সিলিকন ফোটোনিক্স প্রযুক্তির প্রবর্তন উচ্চ ভলিউম স্কেলে লেজার উত্পাদনের জন্য নতুন উত্পাদন প্রক্রিয়াগুলির বিকাশকে জড়িত করবে। ফোটোনিক্সের ক্ষেত্রে ইন্টেলের সাফল্য এটিকে সম্ভাব্য প্রতিযোগীদেরকে উল্লেখযোগ্যভাবে ছাড়িয়ে যেতে দেবে। পিটিএল ল্যাবরেটরি ইতিমধ্যে প্রায় 150টি পেটেন্ট নিবন্ধন করেছে। সবচেয়ে মর্যাদাপূর্ণ প্রকাশনা, যেমন প্রকৃতি, ইন্টেল বিশেষজ্ঞদের অভূতপূর্ব অর্জনগুলি উল্লেখ করেছে। উপরন্তু, Intel সবচেয়ে প্রতিশ্রুতিশীল নতুন প্রযুক্তির জন্য 2007 EE Times ACE পুরস্কারে ভূষিত হয়েছিল।

ফোটন তাড়া করে

বিদ্যমান সুপ্রতিষ্ঠিত ট্রানজিস্টর উৎপাদন প্রক্রিয়ার বিপরীতে যা কয়েক দশক ধরে প্রমাণিত হয়েছে, সেমিকন্ডাক্টর ফোটোনিক্সের উপাদান তৈরির প্রযুক্তি সম্পূর্ণ নতুন। এটি বাস্তবায়নের পথে কিছু সমস্যা রয়েছে: ডিভাইসগুলিকে অপ্টিমাইজ করা, ডিজাইনের নির্ভরযোগ্যতা বৃদ্ধি করা, পরীক্ষার পদ্ধতির বিকাশ, শক্তির দক্ষতা নিশ্চিত করা এবং সাবমিনিচার ডিভাইসগুলির বিকাশ।

নতুন উপাদানগুলিকে অনুশীলনে ব্যবহার করার জন্য, পিটিএলকে অবশ্যই নিশ্চিত করতে হবে যে অপটিক্যাল উপাদানগুলি কম্পিউটিং শিল্পের ব্যতিক্রমী উচ্চ নির্ভরযোগ্যতার মানদণ্ড পূরণ করে। অপটিক্যাল শিল্পে, কয়েক দশক ধরে কঠোর নির্ভরযোগ্যতার মান তৈরি করা হয়েছে। তাদের মতে, নতুন পণ্যের ব্যাপক উত্পাদন শুরু করার আগে কয়েক মাস পরীক্ষার প্রয়োজন হয়। যদি এই দীর্ঘ পরীক্ষার সময় সমস্যাগুলি চিহ্নিত করা হয়, সেগুলি সংশোধন করা এবং পুনরায় পরীক্ষা করা পণ্যটির বাজারজাত করার সময়কে উল্লেখযোগ্যভাবে বিলম্বিত করতে পারে।

সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ সমস্যাগুলির মধ্যে একটি হল অপ্টিমাইজেশান, কারণ পিটিএল পরীক্ষাগার ভর কম্পিউটিং এর জন্য অপটিক্যাল ডিভাইস তৈরি করে। অন্য কোন অনুরূপ পণ্য, মান বা অন্যান্য রেফারেন্স পয়েন্ট না থাকলেও, একটি নতুন প্রযুক্তিগত প্রক্রিয়া বিকাশকারী প্রকৌশলীরা নিজেরাই এমন সমাধানগুলি অনুসন্ধান করে যা কম্পিউটার অ্যাপ্লিকেশনগুলির প্রয়োজনীয়তাগুলি সর্বোত্তমভাবে পূরণ করে।

বর্তমানে, PTL গবেষণা গোষ্ঠী, ফটোইলেক্ট্রনিক্স মান অনুসারে তুলনামূলকভাবে ছোট, ধীরে ধীরে সেমিকন্ডাক্টর ফোটোনিক্স সমাধানের বাণিজ্যিকীকরণের দিকে তার ফোকাস স্থানান্তরিত করছে এবং 2010 সালের প্রথম দিকে এই অবিশ্বাস্য প্রযুক্তির ব্যাপক গ্রহণ শুরু হবে বলে আশা করছে।

ভিক্টর ক্রুতুলের নেতৃত্বে ডিজিটাল এন্টারপ্রাইজ গ্রুপ (DEG) এর অপটিক্স বিশেষজ্ঞদের একটি দল এমন অ্যাপ্লিকেশন তৈরি করছে যা নতুন প্রযুক্তির বিকাশের ভিত্তি প্রদান করবে। "আমরা বিশ্বাস করি যে অপটিক্যাল যোগাযোগে দক্ষতা অর্জন করে, ইন্টেল পণ্যগুলি মুরের আইন মেনে চলতে থাকবে," ক্রুটাল ​​বলেছেন৷

যখন ইলেকট্রনের পরিবর্তে ফোটনগুলি একই কম্পিউটিং প্ল্যাটফর্মের উপাদানগুলির মধ্যে এবং বিভিন্ন সিস্টেমের মধ্যে তথ্য স্থানান্তর করতে ব্যবহৃত হয়, তখন পরবর্তী কম্পিউটার বিপ্লব ঘটবে। সারা বিশ্বের নেতৃস্থানীয় ইলেকট্রনিক্স নির্মাতারা ইতিমধ্যে এই প্রতিযোগিতায় যোগ দিয়েছে, একটি প্রতিযোগিতামূলক সুবিধা পেতে চাইছে। নতুন প্রযুক্তির তাৎপর্যকে সমন্বিত সার্কিট আবিষ্কারের সাথে তুলনা করা যেতে পারে। ইন্টেল এই গবেষণায় এবং সেমিকন্ডাক্টর ফোটোনিক্স-ভিত্তিক উপাদানগুলির বিকাশে নেতৃত্ব দিচ্ছে।