簡介
圖1是基於誤碼率小於10-12吉比特乙太網聯接模型的傳輸距離與頻寬的關係曲線,光纖是500MHz.km,50/125vm多模光纖.可以看出,在2.5Gbps速率下傳輸距離可以達到300米;而在3.75Gbps速率下可以達到50m.並行光互連通過多根光線並行傳輸,可以在高比特率的速率下實現較遠距離的傳輸,.這就是為可採用並行光互連的一個原因。
圖1 傳輸距離與傳輸速率的關係
並行光互連通過並行光模組和帶狀光纜來實現.並行光模組是基於VCSEL陣列和PIN陣列,波長850nm,適合多模光纖50/125vm和62.5/125vm. 封裝上其電接口採用標準的 MegArray連線器,光接口採用標準的MTP/MPO帶狀光纜. 目前比較通用的並行光模組有4路收發一體和12路收發分離模組。
與並行光收發模組對應的是帶狀光纖技術。帶狀光纜是隨著光纖通信系統用戶網路工程的發展而產生的一種新型光纜,它將多根一次塗層光纖集成在一條丙烯酸樹酯固化封裝的薄帶上,由多條直徑62.5/125μm左右的光纖組成。光纖間距約250μm,帶的厚度約300μm,寬度約1~3mm。帶狀光纖具有密度高、體積小、傳輸容量大等特點。
因為不需要做銅線一樣的禁止,帶狀光纖比銅纜體積小得多,因此是密集信號連線的理想介質。事實上,在骨幹網路由器的核心背板上,普遍採用這種高密度的光纖互聯技術。甚至有人就此提出“空分交換”的概念。
同樣利用光纖之間無串擾的特性,近年來出現了光背板的技術,可以將具有各種複雜連線方式的光纖壓制到一塊很薄的塑膠板上。從而大大減少互聯的空間。
方式
除了採用光纖連線方式,光互聯還可以採用其他的方式。
1.光底板技術就是在傳統的印刷電路板中加入一個光通訊層,用光波導取代傳統的PCB銅錢,從而解決高頻PCB布線的傳統難題。未來的電路板將是一種印刷電路板和印刷光路板POB的複合體。目前光底板技術已經有實驗原型。阻止這種技術普及的主要原因並不是技術上的困難,而是光電轉換器件還不能和各種CPU晶片直接集成在一起。獨立的光電轉換器件增加了系統的成本和複雜度。
2.自由空間光互聯不依靠傳輸介質,直接利用自由空間和透鏡/反射鏡將兩個晶片用光束連線起來。理論上由於不受I/O引腳的限制,自由空間光互聯可以把晶片之間的數據交換速率提高上千倍。自由空間光互聯中微鏡是一個核心的技術,通過調整微鏡,甚至可以動態改變晶片之間的連線結構。目前已經有利用VCSEL陣列和微鏡技術的三維自由空間光互聯實驗系統。光互聯同樣也可以進入到晶片內部。集成光路是近年來在通信領域發展迅速的一種技術。儘管目前集成光路還限於集成光柵、光波導、光開關等“純”光的功能,但隨著積體電路晶片主頻的提高,本來在晶片內部的短距離也將變成相對的長距離,將光互聯套用到積體電路晶片內部的趨勢也不可避免,儘管這一過程可能還要10到15年。
未來光互聯將會在高性能計算機系統中無處不在。Primarion公司對未來計算機晶片有一個大膽的預言:未來的晶片將不再有密布的引腳,只有電源引腳和光纖輸入/輸出接口。所有的數據交換都將通過光接口來完成。