Avances en chips de láser de silicio

Chips de láser de silicio autoalimentados

Según un artículo publicado el 6 de julio de 2006 en Technology Review, un nuevo método que convierte el calor residual en energía eléctrica podría aumentar la velocidad de las comunicaciones en el interior de los ordenadores.

Un científico informático de UCLA ha transformado un componente de un láser de silicio que consume energía en un generador de energía. “No sólo no desperdiciamos energía sino que, en realidad, la recuperamos” afirma Bahram Jalali, profesor de ingeniería eléctrica en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Henry Samueli de UCLA.

A medida que los fabricantes de chips añaden más y más transistores a los chips de silicio, se acercan a un límite fundamental: la cantidad de información que puede salir de ese chip o pasar de una placa base a otra, a través de los cables de cobre. Cuanto más aumentan la energía y la cantidad de información, mayor es la resistencia eléctrica, hasta que los cables alcanzan su límite de velocidad.

Las empresas de telecomunicaciones resolvieron este problema hace años sustituyendo, en las comunicaciones a larga distancia, los cables de cobre por rayos de luz que se desplazan a través de fibra óptica. Ahora, algunos fabricantes de chips, como Intel, están desarrollando versiones diminutas de estos sistemas mucho más rápidos, aprovechando la enorme capacidad de transporte de las ondas de luz, que no se ven afectadas por la resistencia eléctrica.

Hace dos años, Jalali logró un gran avance al fabricar un láser hecho de silicio; un año después, Intel continuó su trabajo y realizó una versión mejorada de su láser, así como un modulador para codificar las señales en el interior del haz de luz (véase “Intel’s Breakthrough”, julio de 2005). Así nació el campo de la fotónica de silicio. Pero el problema estaba en que, tanto Jalali como Intel, necesitaron disparar un láser externo contra el silicio para lograr el efecto láser.

Para resolver este problema, Intel añadió un diodo eléctrico con el que hacía pasar una corriente por el chip y, básicamente, “aspiraba” los electrones, pero para ello necesitaba alrededor de 1 vatio de energía eléctrica y, además, al pasar por el chip, la corriente producía un calor residual que podía dañarlo y hacer que dejase de funcionar.

Jalali probó entonces a invertir la polarización del diodo, lo cual invierte también el campo eléctrico en el silicio, y como resultado observó que la polarización invertida seguía extrayendo los electrones libres, pero sin consumir ese vatio de energía. Según él, es posible recuperar alrededor de dos tercios de la potencia óptica que se perdía al generar los electrones y reutilizarla para hacer funcionar los transistores del chip.

Jalali, cuyo trabajo ha sido financiado en el marco de un programa de DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) para el avance de la fotónica del silicio, ha dado a conocer sus resultados en un congreso celebrado en Canadá la semana pasada.
Según Mario Paniccia, director del Laboratorio de tecnología fotónica de Intel, el trabajo de Jalali es una muestra de que la fotónica del silicio está cada vez más cerca de ser práctica.

Intel está trabajando en un programa para desarrollar varios componentes clave de un sistema de fotónica del silicio, entre los que se incluyen no sólo las fuentes de luz, sino también moduladores para añadir una señal, amplificadores ópticos para amentarla, fotodetectores, etc. Paniccia espera que el trabajo del laboratorio se pueda traducir en productos reales para el 2010.

Fuente: Technology Review