两家初创公司将光纤引入处理器

如果CPU在首尔将一个字节的数据发送到布拉格的处理器，这些信息以光的形式覆盖了大部分距离，没有任何阻力。但是把这两个处理器放在同一个主板上，它们就需要通过消耗能量的铜进行通信，这会降低计算机内部的通信速度。两家硅谷创业公司，Avicena而且Ayar实验室美国正在对这一长期限制采取行动。如果他们最终成功地将光纤一路引入处理器，这可能不仅会加速计算，还可能重塑计算。

两家公司都在开发光纤连接技术chiplets这是一种小型芯片，旨在与cpu和共享封装中的其他数据密集型芯片共享高带宽连接。这两家公司都将在2023年加大产量，尽管我们可能还需要几年时间才能在市场上看到搭载这两款产品的电脑。

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Ayar实验室该公司成功地大幅缩小了硅光子学组件的体积，并降低了这些组件的功耗。目前，硅光子学组件通过光纤电缆在数据中心周围悬挂比特。该设备将数据编码到来自红外激光器的多个波长的光上，并将光通过光纤发送。

Avicena的chiplet完全不同:它使用的不是红外激光，而是一个由蓝色制成的微型显示器发出的普通光microLEDs．此外，Avicena的硬件并没有将所有的光学数据进行多路复用，这样数据就可以在一根光纤上传输，而是通过一根专用光缆的不同路径并行发送数据。

Ayar拥有悠久的历史，它为客户提供了一种类似于他们已经在使用的远距离传输数据的技术。但Avicena作为这场竞争中的黑马，受益于微显示行业的持续进步，这是被预测的每年增长80%，到2030年将达到1230亿美元未来充满了虚拟现实设备甚至增强现实隐形眼镜．

“这些公司在风险和创新方面处于两个极端，”他说弗拉基米尔•科兹洛夫他是电信分析公司LightCounting的创始人兼首席执行官。

微led与红外激光

Avicena公司的硅芯片LightBundle由一组氮化镓微led、一组同等大小的光电探测器和一些I/O电路组成，以支持与处理器之间的数据通信。两条直径0.5毫米的光缆将一个芯片上的微led阵列连接到另一个芯片上的光电探测器，反之亦然。这些电缆(类似于某些内窥镜中的成像电缆)包含一束与芯片阵列对齐的光纤芯，为每个微led提供自己的光路。

Avicena解释说，除了这种电缆的存在，还需要另外两种东西巴蒂亚Pezeshki他是该公司的首席执行官。他说:“第一个，我认为是业界最令人惊讶的，就是led可以以每秒10gb的速度运行。”“这太令人震惊了”，因为仅仅五年前，可见光通信系统的技术水平还在数百兆赫。但在2021年，Avicena研究人员透露这是一种微型led，他们称之为腔增强光学微发射器(CROMEs)。这些器件是微型led，通过最小化电容和牺牲一些将电子转换为光的效率来优化开关速度。

氮化镓通常不会被集成在硅芯片上用于计算，但由于微型led显示屏行业的进步，这样做基本上是一个解决的问题。为了寻求用于AR/VR和其他设备的明亮发射显示器，苹果、谷歌和Meta等科技巨头花费了数年时间来研究如何将已经构建的微米级led转移到硅和其他表面的精确点上。现在，“每天都有数百万人这样做，”佩泽什基说。Avicena最近购买fab在那里，它从硅谷的邻居纳米系统公司那里开发了crome。

计算机制造商需要的解决方案不仅能在未来两到三年内提供帮助，而且能在未来几十年提供可靠的改进。

第二个组件是光电探测器。硅不擅长吸收红外光，因此硅光子系统的设计者通常通过制造相对较大的光电探测器和其他组件来进行补偿。但是由于硅很容易吸收蓝光，Avicena系统的光电探测器只需几十微米深，就可以很容易地集成在成像光纤阵列下的芯片中。佩泽什基将此归功于斯坦福大学大卫·a·b·米勒十多年前，我就证明了蓝光探测CMOS光电探测器我们的速度足以胜任这项工作。

Pezeshki说，成像光纤、蓝色微led和硅光电探测器的结合，形成了一个在原型中每秒传输“许多”太比特的系统。与数据速率同样重要的是移动一点所需的低能量。Pezeshki说:“如果你看看硅光子学的目标值，它们是几皮焦耳/比特，这些都是来自那些在商业化方面远远领先于我们的公司。”“我们已经打破了这些记录。”在演示中，该系统以每比特约半皮焦耳的速度移动数据。这家初创公司的第一款产品预计将在2023年推出，但不会一直延伸到处理器，而是旨在连接数据中心机架内的服务器。Pezeshki说，芯片到芯片光学链路的芯片将紧随其后。

但是微型led传输数据的能力有限。由于LED光是非相干的，它受到色散效应的影响，将其限制在10米左右。相比之下，激光天生擅长远距离传输;Ayar的TeraPHY芯片的覆盖范围可达2公里，可能比Avicena的技术更能颠覆超级计算机和数据中心的架构。他们可以让计算机制造商完全重新思考他们的架构，允许他们构建“本质上是一个单一的计算机芯片，但要在机架规模上构建，”他说Ayar首席执行官Charlie Wuischpard．他说，该公司正在与合作伙伴GlobalFoundries一起提高产量，并在2023年与合作伙伴一起建造原型机，尽管这些原型机不太可能公开。

科兹洛夫说，预计会出现更多的竞争对手。计算机制造商想要的解决方案“不仅能在未来两到三年有所帮助，而且能在未来几十年里提供可靠的改进”。毕竟，他们试图取代的铜连接器也在不断改进。