当今数据中心的需求正以惊人的速度增长，需要重大创新才能跟上。与此同时，随着摩尔定律即将终结，传统互补金属氧化物半导体 (CMOS) 技术的缩放和创新速度有可能放缓。
实现现代数据中心所需创新的一项有前途的技术是集成光子学。处于这一努力的最前沿的是英特尔，它最近宣布开设一个全新的集成光子学研究中心。 本文将一窥光子学在数据中心的优势，并详细了解英特尔的新研究中心。
数据中心的电气挑战
传统上，数据中心依赖于传统的电子产品，这些电子产品与通过铜导体的电子流有关。这些电子设备在历史上运行良好；然而，它们最近引起了研究人员的关注，特别是对于数据密集型应用程序。
今天的数据中心的物理规模、处理的数据量和所需的数据速率都显着增加。 所有这些因素通常导致互连电缆更长、工作频率更快，以及随后增加的寄生阻抗，明确与互连有关。
电阻和电感寄生阻抗与频率的关系
图片由 Hossam Sarhan 和 Mentor 提供
这些寄生效应带来了有害影响，例如功耗增加、发热和互连延迟；随着对数据中心的需求增加，所有这些只会变得更糟。
与此同时，摩尔定律正在放缓，这意味着除此之外，电子性能提升的总体速度也受到了显着阻碍。
为什么选择集成光子学？
研究人员一直希望通过提议使用集成光子学来尝试和抵消所有这些。 本质上，在传统电子学与电子通过铜导体的流动有关的地方，光子学与通过使用专用波导的光子（即光）流动有关。
一个集成光子电路的例子
图片由 Edmund Optics提供
与数据中心中的电子产品相比，光子学具有多种优势。首先，光子作为光，比电子更接近实际光速（快 10-100 倍）——这意味着集成光子学可以实现比传统电子学更快的数据速率和更高的带宽。
除此之外，穿过波导的光子几乎不会受到其他光子的干扰，总体上提高了 SNR 和信号完整性。最后，集成光子学比传统电子学更节能，从而节省电力并提高热性能。
英特尔的新研究中心
为了推动集成光子学的发展，英特尔宣布将开设一个全新的集成光子学研究中心。 新研究中心正式名称为英特尔数据中心互连集成光子学研究中心，将为数据中心开发新的光子技术，主要关注互连技术。
在此范围内，该中心将研究的主题包括：
光学 I/O 技术扩展和集成
CMOS 电路和链路架构
包集成
光纤耦合
英特尔已经宣布了几名将加入新研究中心的研究人员，他们来自加州大学圣巴巴拉分校、华盛顿大学、加州大学伯克利分校等机构。
推动光子学向前发展
随着数据中心的规模、速度和容量不断扩大，很明显传统电子产品将不再削减它。集成光子技术有望成为新一代技术，有助于克服当今数据中心面临的一些严峻挑战。
英特尔的新研究中心已将自己置于这场潜在革命的最前沿，有望为技术和行业带来重大推动。除了Synopsys 的光子学设计工具 和Cadence 的光子集成电路 (PIC)等公司之外，这项新业务还可以刺激其他公司加入光子学“潮流”。甚至有传言称，苹果也在研究这项技术。
总而言之，看看集成光子学将在哪里以及如何发展并可能成为主流技术将会很有趣。