Um novo chip fotônico inovador apresenta um método altamente eficiente e prático para transferir grandes volumes de dados através de cabos de fibra óptica que conectam os nós dentro das centrais de dados.
Essa tecnologia avançada aprimora as técnicas de multiplexação, permitindo a transmissão simultânea de múltiplos sinais através dos mesmos cabos de fibra óptica.
A diferença chave é que, ao invés de utilizar um laser diferente para gerar cada cor de luz (cada cor representando um canal de dados trafegando pela mesma fibra), esse chip utiliza apenas um único laser para gerar centenas de comprimentos de onda distintos de luz, permitindo transferir fluxos independentes de dados simultaneamente.
Anthony Rizzo e sua equipe da Universidade de Colúmbia, nos EUA, conseguiram miniaturizar todos os componentes ópticos em chips de poucos milímetros. Esses chips recebem os dados em forma de sinais elétricos do computador, geram luz, codificam os dados elétricos nela e, em seguida, convertem os dados ópticos novamente em sinais elétricos no nó de destino.
Essa inovação exigiu o desenvolvimento de uma nova arquitetura de circuito fotônico que permite codificar cada canal de forma individual, minimizando interferências com os canais vizinhos. Como resultado, os sinais enviados em cada cor de luz não se confundem, tornando-os mais fáceis para o receptor interpretar e converter de volta em dados eletrônicos.
O sistema em escala milimétrica emprega uma técnica chamada multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM) e componentes chamados pentes de frequência Kerr, que recebem uma única cor de luz na entrada e geram múltiplas cores de luz na saída. Essa abordagem representa um avanço significativo na transmissão de dados em centrais de dados, superando gargalos e oferecendo maior eficiência energética.
Os links fotônicos de silício, baseados em chips fotônicos compactos, permitem interação direta com chips eletrônicos em computadores e roteadores, reduzindo consideravelmente o consumo de energia, com sinais de dados elétricos propagando-se apenas alguns milímetros, em contraste com a tecnologia atual que exige dezenas de centímetros. Em experimentos, taxas de transmissão impressionantes de 512 Gb/s através de 32 comprimentos de onda distintos foram alcançadas, com uma taxa de erro mínima. A miniaturização radical desses chips fotônicos de silício, medindo apenas 4 mm x 1 mm e 3 mm x 1 mm, resulta em maior eficiência e escalabilidade, ao serem fabricados em fundições CMOS padrão.
A tecnologia de links fotônicos de silício é essencial para resolver o “gargalo da largura de banda” nos centros de dados e computadores de alto desempenho, onde a transferência de dados entre os nós é o principal limitador de desempenho e escalabilidade. Com os nós separados por longas distâncias, o uso de cabos de fibra óptica é necessário para minimizar o aquecimento causado por fios de metal. No entanto, a conversão entre dados elétricos e ópticos consome muita energia. Esses novos chips resolvem esse problema ao integrar todo o processo em chips minúsculos, reduzindo significativamente o desperdício de energia.
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