Как и электроника, интерфейсы должны развиваться в согласии с законом Мура. Однако обычные проводные соединения уже почти не успевают за многоядерными и производительными чипами. Решить проблему ограниченной пропускной способности без повышения потребления могут оптические интерфейсы, встроенные прямо в микросхемы. В США по программе DARPA этим будут заниматься Intel, Xilinx и ряд лабораторий и университетов.
Для разработки всеобъемлющего, масштабного и сквозного оптического интерфейса для электроники агентство DARPA объявило в 2018 году о запуске программы «PIPES» (Photonics in the Package for Extreme Scalability) или, по-русски, фотоника в упаковке для исключительного (экстремального) масштабирования. На днях после продолжительного изучения предложений кандидатов были выбраны участники этой программы.
Область исследований по программе «PIPES» разбита на три составные части. Первая часть программы нацелена на разработку технологий и решений для интеграции оптических интерфейсов и их элементов в состав (в корпуса, если речь идёт о многокристальной упаковке) микросхем, в частности, в FPGA и ASIC. Этим будут заниматься компании Intel и Xilinx.
Контролировать и направлять работу Intel и Xilinx будут компании американского ВПК Lockheed Martin, Northrop Grumman, Raytheon и BAE Systems. Все они должны изучить и определить сферы применения новых оптических интерфейсов для получения наибольшей выгоды для обороны США. Целью области исследований Intel и Xilinx ставится задача создать интегрированные оптические интерфейсы со скоростью до 100 Тбит/с с энергетическими затратами менее 1 пДж/бит.
Отметим, что в целом перед программой «PIPES» ставятся более грандиозные цели. В перспективе до 2028 года в самых передовых чипах должны появиться встроенные оптические интерфейсы с пропускной способностью в 100 раз выше, чем должны добиться Intel и Xilinx ― до петабита в секунду. Как заявляют в DARPA, «это примерный эквивалент всего мирового интернет-трафика сегодня, но из одного чипа».
Второй областью исследований по программе «PIPES» стала разработка компонентов и узлов передачи оптических сигналов между чипами, блоками и изделиями. Над этими вопросами будут работать Национальные лаборатории Сандия, Калифорнийский университет в Сан-Диего, Калифорнийский университет в Санта-Барбаре, Колумбийский университет и Университет Пенсильвании.
Третья область программы «PIPES» ― это изучение проблем и возможностей системного уровня. Проще говоря, разработка оптических коммутаторов и прочих решений для системных архитекторов. Очевидно, что масштаб задач будет намного больше, чем в случае обычных Ethernet-сетей. Заниматься этой проблемой будет Калифорнийский университет в Беркли. В случае успеха речь может идти о новой парадигме в организации вычислительных платформ, когда локальное хранение данных станет ненужным, настолько быстро информация будет путешествовать по сетям. Но всё это будет нескоро.
