Les puces laser d'Intel pourraient améliorer le fonctionnement des centres de données

Intel espère rendre l'informatique beaucoup plus efficace en introduisant une technologie qui remplace les câbles de données en cuivre conventionnels par des liaisons de données optiques plus rapides. Cette percée a obligé Intel à installer des lasers et d'autres composants optiques sur des puces de silicium, qui ne traitent généralement que les signaux électroniques.

Connexion claire : Ces fibres optiques, baptisées ClearCurve, ont été développées par Corning et Intel pour remplacer les câbles en cuivre et déplacer les données plus rapidement. La plaquette de silicium à l'arrière-plan est dotée de puces capables de convertir les signaux électriques et optiques.

La version initiale de ce qu'Intel appelle sa technologie photonique sur silicium peut transmettre des données à des vitesses de 100 gigabits par seconde le long d'un câble d'environ cinq millimètres de diamètre. Intel le proposera pour les serveurs de connexion à l'intérieur des centres de données, où il peut remplacer les câbles de données PCI-E qui transportent des données jusqu'à huit gigabits par seconde et les câbles réseau qui atteignent au mieux 40 gigabits par seconde. La dernière version de la norme USB courante dans les gadgets grand public peut déplacer des données à seulement cinq gigabits par seconde.

Nous la lançons en production de masse, et Intel a décidé de faire un investissement important, déclare Mario Paniccia, qui a dirigé les recherches d'Intel en photonique sur silicium pendant des années et dirige maintenant le groupe qui le commercialise. Nous avons beaucoup de clients. Les futures versions de la technologie sont destinées à apparaître en dehors des centres de données, peut-être dans des applications grand public.

La technologie d'Intel peut réduire considérablement les coûts d'exploitation d'un centre de données, les grands clusters informatiques qui traitent les données, exécutent des applications et hébergent des sites Web. C'est parce que l'un des nouveaux câbles optiques d'Intel peut remplacer 10 ou plus des câbles en cuivre PCI-E relativement volumineux qui connectent les serveurs empilés sur le même rack. Ces câbles gênent le flux d'air utilisé pour refroidir les serveurs. Les centres de données varient en termes d'efficacité, mais il est courant que le refroidissement représente environ la moitié du coût d'exploitation d'un centre de données.

La technologie photonique sur silicium d'Intel peut également être utilisée pour remplacer les câbles réseau Ethernet conventionnels. Cela pourrait permettre aux entreprises de repenser les méthodes établies d'organisation des ordinateurs à l'intérieur des centres de données.

Intel a développé une petite carte de circuit imprimé qui peut être ajoutée à un serveur pour le mettre à niveau vers la technologie optique. La partie la plus importante de celui-ci est un module compact contenant une ou plusieurs puces de silicium (Intel ne dira pas combien) qui peuvent effectuer des allers-retours entre les signaux électroniques d'un ordinateur et les signaux optiques capables de voyager le long d'une fibre. Parmi les composants optiques à l'intérieur des puces se trouvent quatre lasers au silicium qui peuvent chacun diffuser des données à une vitesse de 25 gigabits par seconde. Une carte peut contenir plusieurs de ces puces optiques, en fonction de la bande passante nécessaire. Intel a travaillé avec Corning, mieux connu pour avoir inventé le verre Gorilla utilisé dans de nombreux appareils mobiles, pour développer de nouveaux connecteurs et câbles pour relier les nouvelles cartes optiques.

La forme actuelle de la technologie a été façonnée par les commentaires d'entreprises telles que Facebook, Microsoft et la société d'hébergement cloud Rackspace, dont certaines se sont engagées à utiliser la technologie, explique Paniccia. Le prix et la disponibilité de la technologie n'ont pas été annoncés, mais cela pourrait créer une nouvelle source de revenus importante pour Intel. En 2012, un total de 8,1 millions de serveurs ont été expédiés dans le monde, selon IDC , et de nombreuses entreprises telles qu'Amazon, Apple et Facebook investissent massivement dans les centres de données (voir Inside Facebook's Not-So-Secret New Data Center ).

Intel travaille également avec des opérateurs de grappes d'ordinateurs et de super ordinateurs extrêmement puissants, y compris des agences gouvernementales américaines non spécifiées. Les agences de renseignement telles que la National Security Agency et la CIA sont connues pour utiliser des ordinateurs puissants pour traiter et analyser les données collectées par la surveillance.

Aujourd'hui, les serveurs sont des ordinateurs autonomes dotés de processeurs, de mémoire et de stockage qui occupent une seule couche d'un rack de serveurs. L'augmentation de la bande passante de la photonique au silicium permet de remplir à la place une couche entière d'un rack avec des processeurs, une autre avec de la mémoire et une troisième avec du stockage. Cela peut accélérer les mises à niveau et aider à mieux utiliser le refroidissement en le dirigeant vers les composants qui en ont le plus besoin, explique Pannicia.

Certains partenaires d'Intel envisagent une version plus extrême de cette approche. Cela verrait la mémoire, les processeurs et le stockage de données conservés dans des armoires entièrement séparées, toutes reliées par des connexions optiques. Cela pourrait permettre d'autres améliorations de la maintenance et du refroidissement. Cela pourrait également permettre de virtualiser la mémoire afin qu'elle soit allouée dynamiquement aux logiciels et aux serveurs selon les besoins, une approche plus efficace que de la lier à des serveurs spécifiques.

Andy Lawrence, vice-président de la recherche pour les technologies des centres de données chez 451 Group, un cabinet d'analystes, déclare que l'impact le plus important de la percée optique sera sur la conception des centres de données. Les opérateurs de centres de données ne sont pas exactement limités par la technologie du cuivre existante, mais ils sont très limités dans la manière dont ils disposent leur équipement [et] conçoivent leurs centres de données, dit-il. La photonique sur silicium doit libérer les concepteurs.

La technologie d'Intel utilise le fait que le silicium utilisé pour fabriquer des puces informatiques est transparent à la lumière infrarouge, tandis que l'oxyde de silicium, une caractéristique commune des puces, lui est opaque. La lumière peut être dirigée autour de la surface d'une puce informatique à l'intérieur de simples tuyaux de silicium avec revêtement en oxyde de silicium, des structures facilement fabriquées à l'aide de techniques conventionnelles de fabrication de puces.

Cependant, l'équipe de Paniccia a dû faire des avancées scientifiques majeures en optique pour trouver des moyens de fabriquer les autres composants d'un système de communication basé sur la lumière sur une puce de silicium. Les parties les plus importantes de cet effort ont été la création d'un laser au silicium (voir Apporter de la lumière au silicium ), un modulateur au silicium pour coder les données dans un faisceau laser ( Moving Toward a Terascale Computer ), et un composant en silicium pour convertir un signal lumineux en un un (Intel achève le Silicon Photonics Trifecta).

Intel n'a pas parlé publiquement en détail du projet depuis 2010, lorsqu'il a montré la première puce fonctionnelle contenant tous ces composants (voir Calcul à la vitesse de la lumière ). Au cours des deux dernières années, nous avons trouvé comment faire cela en gros volumes, dit Paniccia, bien qu'il ne partagera pas les détails des solutions proposées par Intel. Bien qu'Intel soit loin devant ses concurrents sur la photonique sur silicium, IBM, HP et certaines petites entreprises travaillent sur une technologie similaire.

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