Un'immagine macro di un processore futuristico con chiplet ottici che emettono deboli fasci di luce, interconnessi da guide d'onda fotoniche.

La legge di Moore sta raggiungendo i suoi limiti fisici, ma una nuova tecnologia promette di aprire un'era di performance inimmaginabili: i chiplet ottici. Sostituendo le connessioni elettriche tra i core di un processore con impulsi di luce, la fotonica del silicio potrebbe eliminare i colli di bottiglia della comunicazione dati, portando a un'efficienza energetica e a una velocità di calcolo ordini di grandezza superiori a quelle attuali. ARTICOLO COMPLETO

Il problema del "muro di memoria"
Nei processori moderni, la velocità di calcolo dei singoli core è aumentata esponenzialmente, ma la velocità con cui questi core possono comunicare tra loro e con la memoria (la larghezza di banda) non ha tenuto il passo. Questo crea un "muro di memoria", un collo di bottiglia che limita le prestazioni complessive, specialmente nei carichi di lavoro dell'intelligenza artificiale e dell'analisi di big data. Le connessioni elettriche in rame, infatti, consumano molta energia, generano calore e perdono integrità del segnale su distanze anche minime all'interno di un chip.

La soluzione: comunicare con la luce
La fotonica del silicio propone di risolvere questo problema incidendo minuscole "guide d'onda" direttamente sul silicio, creando dei veri e propri circuiti ottici. Invece di elettroni che si muovono attraverso fili di rame, sono i fotoni (particelle di luce) a viaggiare in queste guide. I vantaggi sono enormi: la luce viaggia più velocemente, non genera calore per resistenza, non subisce interferenze elettromagnetiche e può trasportare molti più dati contemporaneamente utilizzando diverse lunghezze d'onda (colori) sulla stessa guida.

Dai laboratori ai data center
Aziende come Intel, Ayar Labs e GlobalFoundries stanno già producendo i primi prototipi di processori con chiplet ottici. Questi "co-packaged optics" integrano i componenti fotonici direttamente accanto ai chip di calcolo. Un recente prototipo presentato su Nature ha dimostrato una larghezza di banda di interconnessione superiore di dieci volte rispetto alle migliori soluzioni elettriche, con un consumo energetico ridotto del 95%. Sebbene la tecnologia sia ancora costosa, il suo primo campo di applicazione saranno i data center, dove l'efficienza energetica e la velocità di calcolo sono cruciali.

I chiplet ottici non sono più fantascienza. Rappresentano la prossima, inevitabile evoluzione dell'hardware per il calcolo ad alte prestazioni. Sostituendo i fili con la luce, questa tecnologia promette di abbattere le barriere che oggi limitano la potenza dei nostri computer, aprendo la strada a modelli di IA più complessi, simulazioni scientifiche più accurate e un'infrastruttura cloud più veloce ed efficiente dal punto di vista energetico.

 

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