據(jù)網(wǎng)上報(bào)道，要擴(kuò)大數(shù)據(jù)中心的規(guī)模同時(shí)降低其成本和能耗，大幅度提高這些數(shù)據(jù)中心的計(jì)算、存儲(chǔ)和聯(lián)網(wǎng)密度才是硬道理。為此，美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校雅各布工程學(xué)院的研究人員提出了一種全新的設(shè)計(jì)方案—“芯片上的機(jī)柜(racks-on-chip)”。按照他們?cè)凇犊茖W(xué)》雜志上的描述，未來(lái)的數(shù)據(jù)中心將“進(jìn)化”成芯片大小，包含有多個(gè)分布式服務(wù)器的機(jī)柜以及機(jī)柜頂端的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)都將被集成到一枚芯片中。

為了將數(shù)據(jù)中心縮減到芯片大小，需要設(shè)計(jì)新的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)。電氣與計(jì)算機(jī)工程系主任沙雅·費(fèi)恩曼和聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中心研究員喬治·波特的方案是：這些集成的“芯片上的機(jī)柜”將同時(shí)與光電路交換(支持大流量數(shù)據(jù))和電子包交換(支持高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)流)進(jìn)行內(nèi)外聯(lián)網(wǎng)，來(lái)“指揮數(shù)據(jù)中心的流量”。

光網(wǎng)絡(luò)可以低成本、低能耗地提供高帶寬，但并不直接適用于支持?jǐn)?shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的工作負(fù)荷。“基于"芯片上的機(jī)柜"的下一代數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)，需要同時(shí)支持電路和包交換。”兩位研究人員表示，在這種設(shè)計(jì)中，每個(gè)處理器都必須有一個(gè)收發(fā)器，能夠?qū)⑻幚砥骱诵闹械碾娦盘?hào)與通過(guò)光纖電纜發(fā)送的光子相交換，這就要求它們的尺寸足夠小，才能集成到“芯片上的機(jī)柜”中。

他們同時(shí)指出，盡管納米光子學(xué)和硅光子學(xué)最近獲得了很多新進(jìn)展，但是，“在硅芯片上有效地產(chǎn)生光仍處于起步階段”，他們“可能還無(wú)法解決阻礙間接帶隙半導(dǎo)體有效產(chǎn)生光的根本問(wèn)題”。

而在硬件方面，要實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有高度可擴(kuò)展性、能夠支持多個(gè)處理器核心以維持?jǐn)?shù)據(jù)中心運(yùn)轉(zhuǎn)的光學(xué)電路架構(gòu)，還面臨諸多障礙。一個(gè)可能的解決方案是利用非線性超材料(考慮到天然材料中的光子傳輸太困難)，這類材料原則上是節(jié)能的。

“一旦這種光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被集成到電子處理器中，如同"芯片上的機(jī)柜"設(shè)計(jì)那樣，”波特和費(fèi)恩曼在論文中寫道，“那么芯片的數(shù)量就可以根據(jù)未來(lái)的數(shù)據(jù)中心的需求來(lái)擴(kuò)展。”

至于這一前景有多遙遠(yuǎn)?波特的回答很現(xiàn)實(shí)：“我們?yōu)榧舛?strong>光子設(shè)備在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用潛力感到興奮，但要確定這些設(shè)備擁有什么樣的能力，然后與物理學(xué)以及工程師們合作，實(shí)際構(gòu)建和集成它們，這是一個(gè)長(zhǎng)達(dá)十年的過(guò)程。”