Нещодавно представники компанії IBM продемонстрували те, що вони називають першим монолітним кремнієво-фотонним чіпом, і ця подія є великим кроком до створення комп’ютерних чіпів, на кристалах в яких інтегровані одночасно елементи оптичних і електронних схем. Оптичні комунікаційні канали можуть забезпечити велику смугу пропускання, ніж їх електронні «побратими», що працюють на мідних електричних провідниках, прокладених по поверхні кристалів чіпів. Крім цього, оптичні канали витрачають в два рази менше енергії для передачі певної кількості інформації, ніж електронні канали, що має важливе значення з урахуванням зростання інфраструктури Інтернету, вимагає постійного збільшення обчислювальних потужностей його датацентрів.Інженери, які займаються конструюванням чіпів, вже давно знають, що використання оптичних комунікаційних каналів у межах кристала чіпа може істотно збільшити його обчислювальну потужність, знизивши при цьому кількість споживаної енергії. Але, різні матеріали, що використовуються в оптиці та електроніці, різні технології їх обробки служили перешкодою для їх одночасної інтеграції. Але, з часом, електронні компоненти почали наближатися до максимально можливих меж їхньої продуктивності, що спричинило за собою збільшення їх енергетичного «апетиту», і це послужило поштовхом до того, що дослідники з різних організацій взялися за розробку методів інтеграції оптичних компонентів на традиційні напівпровідникові електронні чіпи.
Слід зазначити, що фотонно-електронний чіп, створений фахівцями компанії IBM, є свого роду компромісом, в якому зроблені деякі поступки реалій сучасних технологій. Сам кристал чіпа може бути запакований в такий же корпус, як і звичайні електронні чіпи. Але в його складі відсутні одні з найголовніших компонентів — джерела світла. Замість цього світло від зовнішніх лазерів подається через спеціальні «лазерні вхідні порти», але, як тільки світло потрапляє всередину чіпа, він може бути використаний для передачі і обробки інформації. Для введення інформації в чіп є чотири вхідних порта, а результати обробки видаються назовні через чотири вихідних порти, кожен з яких здатний забезпечити швидкість до 25 гігабіт в секунду. А за рахунок використання технології мультиплексування по довжині хвилі швидкість кожного порту становить 100 гігабіт на секунду.Архітектура фотонного чіпа є масштабованою і, поки тільки в теорії, можна буде створити чіпи з вісьмома вхідними і вихідними портами, здатні «переварити» потік даних зі швидкістю до 800 гігабіт в секунду. Але поки це все тільки в перспективі, на першому етапі компанія IBM планує використовувати нові кремній-фотонні чіпи в своїх власних інформаційних центрах і в складі високопродуктивних обчислювальних систем, де смуга пропускання комунікаційних каналів є головним вузьким місцем.Представники компанії повідомляють, що їх фахівці вже провели успішні випробування чотирьохпортових кремній-фотонних чіпів, організувавши при їх допомозі мережу, здатну передавати інформацію зі швидкістю 100 гігабіт на секунду на відстань до 2 кілометрів. І якщо фахівцям компанії вдасться створити оптичні приймачі і передавачі, здатні потягнути швидкість 800 гігабіт у секунду, то їм доведеться зайнятися розробкою і виробництвом восьмипортових кремній-фотонних чіпів.
Наступним кроком, який має намір зробити компанія IBM, стане інтеграція на кристал чіпа джерел світла — лазерів на основі напівпровідникових матеріалів III-V групи. Цей крок буде досить довгим і важким, але розроблені за цей час технології дозволять включати до складу чіпа не тільки лазери, але і масу інших оптичних компонентів, включаючи хвилеводи, фотодіоди, оптичні резонатори, підсилювачі і т. п., які будуть розміщуватися безпосередньо поруч із звичайними електронними компонентами.Ще одним значним досягненням компанії є те, що новий кремній-фотонний чіп був виготовлений на стандартному обладнанні по 90-нм CMOS-технології. Це, в свою чергу, дозволить уникнути великих капітальних вкладень у виробництво нових чіпів тоді, коли ця технологія стане досить зрілою для масового застосування.