Megadati, la plasmonica di Platon per le applicazioni di instradamento di nuova generazione

SOI combina plasmonica e fotonica del silicio con maggiore velocità efficienza energetica

[15 aprile 2015]

Anche se alla gente la rivoluzione dei megadati dice poco o nulla, è già in corso ed avrà grandi effetti sulla nostra società sempre più digitale: «Nel 2009 – spiega il bollettino scientifico dell’Ue Cordis – , la generazione globale di dati ammontava a circa 0,79 zettabyte (un trilione di gigabyte). Con il continuo sviluppo del cloud computing, l’aumento del numero dei dispositivi connessi e l’avvento dell’Internet delle cose, si prevede che questa cifra raggiunga i 73,5 zettabyte entro il 2020, ovvero una crescita del 4 300 %».

Quello che non sta cambiando molto è il modo in cui questa mole impressionante e crescente di dati vengono immagazzinati e trasferiti, cosa che sta diventando un problema sempre più difficile da affrontare: «Le interconnessioni elettriche limitate dall’ampiezza della banda hanno raggiunto i loro limiti, e il valore di riferimento dei 10 Pflops per le prestazioni dei computer è stato raggiunto solo a spese dell’eccessivo consumo energetico – spiega ancora Cordis – Anche se generalmente I ricercatori concordano sul fatto che sostituire le interconnessioni elettriche con quelle ottiche sia l’opzione migliore, I dispositivi fotonici devono affrontare le proprie limitazioni: essi non possono raggiungere il livello di compattezza dei loro equivalenti elettronici».

Il progetto Platon, plasmonics “in the box”,  avviato nel gennaio 2010 e concluso a marzo 2015 –  è stato coordinato dal Centre for Research and Technology-Hellas (Certh) con un team che comprendeva ricercatori del Fraunhofer-Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung e.V. – Institut fuer Zuverlässigkeit und Mikrointegration, della Syddansk Universitet danese, dell’Université de Bourgogne, dell’Institute of Communications and Computer Systems greco e dell’AMO GmbH tedesca –  è riuscito a superare tutti questi problemi realizzando una nuova piattaforma Silicio-su-isolante (SOI) con componenti nanofotonici, plasmonici e microelettronici integrati. I ricercatori sottolineano che «Non solo si tratta della prima volta in cui vengono combinate fotonica e plasmonica, ma questa combinazione consente anche ulteriori riduzioni delle dimensioni dei circuiti, l’instradamento ottico con capacità di terabit per secondo (Tb/s) e una maggiore efficienza energetica».

Platon già 2 anni fa aveva attirato l’attenzione della stampa specializzata con una dimostrazione della plasmonica attiva in un’applicazione per la commutazione di dati wavelength-division-multiplexed (multiplazione di lunghezza d’onda – WDM,). Il team di ricerca europeo spiega che aveva sviluppato «I più piccoli commutatori dielettrici caricati con plasmoni polaritoni di superficie (DLSPP) in assoluto, capaci di instradare dati reali per BladeServer e interconnessioni ottiche backplane con un’impronta molto piccola, un consumo energetico molto basso e una latenza trascurabile grazie a un nuovo materiale chiamato Cyclomer».

Nikos Pleros, professore all’università Aristotele di Salonicco e coordinatore del progetto Plton al  LaserFocusWorld, evidenzia che «La plasmonica viene introdotta per la prima volta nelle applicazioni di commutazione WDM. Grazie anche alla loro impronta ridotta, questi dispositivi aprono la strada a una nuova epoca “oltre la fotonica del silicio” nella fotonica integrata, dove I progettisti dei circuiti possono scegliere liberamente la soluzione migliore per ottimizzare le prestazioni IC tra segnali elettrici e ottici. Il progresso in corso nella tecnologia plasmonica potrebbe portare alle necessarie soluzioni network-on-chip a banda larga, estremamente piccole e a basso consumo di energia richieste dagli ambienti informatici».

I commutatori WDM sono stati usati come elementi costituenti nella piattaforma SOI compatibile con il semiconduttore complementare a ossido metallico (Cmos) prodotto da dell’AMO GmbH, «Che presenta anche una cavità quale interfaccia per l’integrazione dei dispositivi plasmonici e due strutture 8×1 MUX/DEMUX che portano a prestazioni record del 40 % in termini di rapporto alta banda larga contro densità del canale».

Ciordis conclude che «Nel complesso, I risultati di Plsaton mescolano perfettamente le piccole dimensioni e il basso consumo energetico delle capacità di commutazione della plasmonica con la ridotta perdita del silicio e la capacità di elaborazione dell’elettronica, per fornire router miniaturizzati ed efficienti dal punto di vista energetico a interconnessione fotonica Tb/s per comunicazioni dati con super prestazioni».