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정보 (및 수학) 고속 클라우드와 빅데이터 응용들을 위한 실리콘 포토닉스 기술
2015.05.31 18:45
고속 클라우드와 빅데이터 응용들을 위한 실리콘 포토닉스 기술http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?cn=GTB2015050212&service_code=03 |
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| KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2015-05-18 | |
| IBM은 최근 미래 컴퓨팅 시스템들에서 빠른 속도와 장거리로 데이터를 이동시키기 위해 구리선에 걸친 전기적인 신호 대신 광 펄스를 실리콘 칩들이 이용할 수 있는 실리콘 포토닉 기술의 개발에서 매우 혁신적인 이정표를 선언했다. 세계 최초로 IBM 공학자들은 100Gb/s 광 수신기의 제작이 곧 가능한 순수 집적화된 파장 다중통신 실리콘 포토닉 칩을 디자인하고 시험했다. 이는 클라우드 컴퓨팅과 빅데이터 응용들을 위해 더 빠른 데이터 속도와 대역폭을 데이터센터들이 제공할 수 있게 할 것이다. 광범위한 상업 이용을 위해 실리콘 포토닉 기술을 준비시키는 것은 빅데이터와 클라우드 서비스에 의해 구동된 컴퓨팅 전력에서 점차 증가하는 요구들에 대해서 반도체 산업이 보조를 맞추는데 도움을 줄 것이라고 IBM 연구 소장이며 선임 부회장인 아르빈드 크리슈나가 말했다. 광섬유가 소비자들에게 수많은 혜택을 주도록 데이터 흐름에 속도를 높임으로써 통신 산업을 혁신시켰듯이 광 펄스로 전기 신호를 대체할 수 있다는 사실에 놀라워하고 있다. 이 기술은 실시간 빅데이터에서 소비자들이 이해를 할 수 있으면서 미래 컴퓨팅 시스템들을 더 빠르고 더 에너지 효율적으로 만들기 위해 디자인되고 있다. 실리콘 포토닉스는 정체된 데이터 트래픽과 고비용 일반 상호연결 제한을 극복하도록 서버, 큰 데이터 센터, 슈퍼컴퓨터 내 컴퓨터 칩들 사이 매우 빠른 속도로 다량의 데이터를 전송하기 위해 광 펄스들을 보내는데 작은 광 소자들을 이용한다. IBM의 돌파구는 100nm 이하 반도체 기술을 이용하여 단일 실리콘 칩 상에 전기 회로를 이용하여 서로 다른 광 소자들을 함께 집적화할 수 있다. IBM의 실리콘 포토닉스 칩들은 컴퓨팅 시스템 내와 근처 데이터를 전송하기 위해 일반적인 구리 선 대비 광섬유 내로 이동하는 네 가지 다른 광의 색깔들을 이용한다. 1초 내, 이 새로운 전송기는 63백만 트윗이나 6백금 이미지를 디지털적으로 공유할 수 있거나 2초 만에 전체 고선명 디지탈 무비를 다운로드할 수 있을 것으로 예측된다. 기술 산업이 데이터센터들 내와 클라우드 컴퓨팅 서비스들 사이 모두에서 실시간 빅데이터의 거대한 양을 처리하고 분석하기 위해 IT 시스템과 클라우드 컴퓨팅 서비스를 요구하는 차세대 컴퓨팅을 열고 있다. 이는 데이터가 혼잡없이 시스템 요소들 사이로 빠르게 움직여야 할 필요가 있다. 실리콘 포토닉스는 빅 데이터로부터 반응 시간을 개선하고 더 빠른 이해를 전달하도록 컴퓨팅 소자들 사이와 시스템 내부의 데이터 병목 현상들을 매우 줄여준다. IBM의 새로운 CMOS 집적화 나노포토닉스 기술은 단일 실리콘 칩 상에 광섬유를 포함할 수 있는 구조와 필수적인 광과 전기 소자들의 결합으로 비용 효율적인 실리콘 포토닉스 솔루션을 제공할 것이다. 제조는 상용을 위해 이 기술이 준비되도록 실리콘 칩 파운드리에서 표준 제조 공정들을 이용하게 했다. 실리콘 포토닉스 기술은 킬로미터 거리에 걸친 고속 데이터 전송과 저전력 소비를 유지하지만 이동시키는 데이터 부피를 배가시키기 위해 단일 광섬유 내 다수의 광 색깔들을 겹칠 수 있는 능력 등이 포함된다. 이 특성들은 최신 상호 연결 기술들에 의해 제조된 혼잡한 데이터 트래픽의 제한을 없애기 위해 서버, 슈퍼컴퓨터, 대형 데이터센터 내 컴퓨터 칩과 랙 사이 데이터 이동을 빠르게 할 수 있도록 결합되었다. 광섬유를 통해 광 펄스들로 정보를 움직이게 하여, 광 상호 연결들은 최신 컴퓨팅 시스템과 차세대 데이터센터들의 필수 부분이다. 수 센티미터나 수 킬로미터 떨어져 있더라도 컴퓨터 하드웨어 소자들은 이런 상호연결들을 이용하여 고속에서 서로에게 균일하고 효율적으로 통신할 수 있다. 이런 데이터센터들의 분산되고 플렉서블한 디자인은 소셜 미디어 회사에서 투자 정보 서비스 기관, 대학들에 이르는 사용자들을 위한 성능과 분석 능력을 향상시키지만, 공간과 에너지 비용을 줄이는데 도움을 줄 것이다. 최근 데이터센터들에서 이용되는 광학 상호연결 솔루션의 대부분은 광학 신호들이 다중모드 광섬유를 통해 이동되는 수직 공동 표면 발광 레이저 (VCSEL) 기술에 기반하고 있다. 예를 들어 클라우드 서비스로 인해 포트 사이 증가된 거리와 데이터 속도 요구는 다중모드 VCSEL 링크에 고유적인 대역폭-거리 제한을 극복할 수 있는 가격 효율적인 단일 모드 광학 상호연결 기술들의 개발을 가속화시키고 있다. IBM의 CMOS 집적화 나노-포토닉스 기술은 광학 링크들의 거리와 데이터 속도를 연장하는 경재적인 솔루션을 제공한다. 전기와 광학 모두를 가진 광학 송신기의 기본적인 부품들은 단일 실리콘 칩 상에 하나로 결합될 수 있으며 표준 실리콘 칩 제조 공정들을 준수하며 디자인되었다. 뉴욕, 취리히 IBM 공학자들은 2킬로미터까지의 영역에서 연결된 데이터센터를 목표로 한 비교 디자인을 실현했다. 이 칩은 독립 25 Gb/s 광학 채널로 각각 구동하도록 4개의 레이저 색깔들을 이용하여 고속 데이터의 전송과 수신을 보여주었다. 모든 송신기 디자인 내, 이 4 개의 채널들은 이원 단일 모드 광섬유에 걸친 100Gb/S 총 대역폭을 제공하기 위해 데이터센터 내부에 설치된 광섬유 플랜트의 가격을 최소화하도록 파장이 복합된 온-칩이 될 수 있다. |
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