С 17 по 19 февраля 2004 года в Сан-Франциско (США, Калифорния) прошел очередной Форум разработчиков IDF Spring 2004. Однако этому событию предшествовал специальный пресс-брифинг для журналистов, на котором были представлены результаты перспективных исследований специалистов корпорации Intel

Как известно, стержнем цивилизации двадцать первого века являются наукоемкие производства, базирующиеся в первую очередь на достижениях полупроводниковых и компьютерных технологий. Их приоритетное развитие является ключом к процветанию современных государств. Данные технологии, обеспечивающие информатизацию общества с его бережным отношением к доступным ресурсам, являются основой богатства высокоразвитых стран и служат своеобразным маяком для остальных членов мирового хозяйственного механизма.

Сознавая прогрессивную роль полупроводниковых и компьютерных технологий, необходимо отметить, что их развитие требует соответствующего научно-технического уровня. Дальнейшая же их эволюция и оптимальное управление процессом совершенствования в условиях жестких законов рынка требует координации усилий миллионов специалистов, являющихся сотрудниками многих тысяч больших и малых фирм. Связано это прежде всего с тем, что международная интеграция обеспечивает значительную экономию нередко огромных финансовых и людских ресурсов, необходимых для поддержания высоких темпов проведения научных исследований и внедрения результатов в соответствующие отрасли промышленности.

Кроме того, технические специалисты и участвующие в таких встречах представители средств массовой информации, освещающие работу данных мероприятий, информируют о результатах и перспективах широкие слои общественности, которые заинтересованы в использовании новейших достижений на работе и в быту. В результате, стимулируется развитие соответствующих отраслей промышленности.

Все это позволяет считать такие встречи своеобразными катализаторами науки, техники, а также экономики значительной части мирового хозяйственного механизма.

К числу подобных информационных мероприятий, представляющих большое общественное значение, следует отнести традиционный форум, посвященный высоким технологиям в области компьютеров и электроники, - IDF (IDF - Intel Developer Forum).

Являясь крупнейшим мероприятием для разработчиков аппаратных средств и программного обеспечения, форум IDF проводится несколько раз в год. При этом IDF собирает ведущих представителей науки и техники для рассмотрения различных вопросов, связанных с передовыми компьютерными технологиями и продукцией электронных отраслей, предназначенных для персональных компьютеров, серверов, коммуникационного оборудования и карманных вычислительных устройств. IDF - это крупнейшая в отрасли технологическая конференция для ведущих разработчиков с участием представителей средств массовой информации. На заседаниях IDF, проводимых в разных странах мира в течение всего года, ключевые игроки отрасли обсуждают самые современные технологии и продукты электронных отраслей индустрии. Необходимо отметить, что эти отрасли определяют лицо современной цивилизации и оказывают влияние на развитие экономики, практически, всех стран мира. При этом характерно, что практически половина материалов, посвященных решениям, представляется на конференциях IDF не корпорацией Intel, а другими компаниями. Форумы IDF, где бы они ни проводились, превращаются в яркую демонстрацию сотрудничества участвующих в них представителей индустрии.

Весеннюю же серию сессий 2004 года открыл Форум IDF Spring 2004 (далее просто Форум), который проводился с 17 по 19 февраля в Сан-Франциско (США, штат Калифорния). Этот Форум проводится уже восьмой год. Он стал традиционным информационным событием, которого всегда с нетерпением ожидают специалисты IT-индустрии всего мира, включая наших соотечественников.

Форум IDF Spring 2004 собрал 4800 участников из 40 стран. Для сравнения на предыдущем, осеннем IDF, состоявшимся в сентябре 2003 года присутствовало 4600. В ходе IDF Spring 2004 было проведено 200 часов лекционных и лабораторных занятий. Достижения IT-индустрии были представлены на 180 стендах в выставочном зале.

Накануне Форума состоялся специальный пресс-брифинг для журналистов, проведенный в одном из залов отеля The Argent Hotel. На этом мероприятии были представлены результаты ряда перспективных исследований, проведенных специалистами Intel и имеющими большое значение для дальнейшего развития IT-отраслей современной промышленности.

Одним из таких направлений является кремниевая фотоника. Брифинг, посвященный данной теме, провел д-р Кевин Канн (Dr. Kevin Kahl, Intel Senior Fellow, Director Communications Technology Lab, Corporate Technology Group, Intel Corporation) и д-р Марио Паниччиа (Dr. Mario Paniccia, Director Photonics Research Lab, Corporate Technology Group, Intel Corporation).

Данные работы представляют собой продолжение задачи объединения вычислений и коммуникаций, поставленной руководством Intel перед своими специалистами. Эти идеи не только пропагандируются в публичных выступлениях, но и активно внедряются в технологиях и изделиях корпорации.

Необходимость в этом следует из того, что вместе с появлением новых процессоров, характеризующихся ростом вычислительной мощности, наблюдается и рост трафика в сетях. В результате неуклонно повышаются требования к полосе пропускания. Коммуникационные системы пока еще справляются с потоками информации в глобальных масштабах, но только благодаря тому, что их пропускные способности удваиваются каждые девять месяцев. В течение следующих 5-10 лет компьютерная и коммуникационная индустрии будут постоянно получать запросы на передачу все большего количества данных со все более высокой скоростью. Потребители перейдут от скачивания мелодий и фотографий к загрузке целых фильмов в свои компьютеры; микропроцессоры будут работать на частотах 25-30 ГГц, что потребует постоянного "трафика" колоссальных объемов данных.

До сих пор производительность электронных компонентов росла за счет все большей миниатюризации транзисторов. Скорость обработки данных сегодня значительно превосходит скорость обмена результатами вычислений между активными элементами вычислительных систем. По оценке международной ассоциации производителей полупроводников Sematech, предел развития технологий с металлическими проводниками наступит после 2008 года, единственная альтернатива - оптика.

Одним из путей развития идей объединения вычислений и коммуникаций является интеграция электронных компонентов и элементов высокоскоростной передачи данных в рамках одного полупроводникового кристалла.

Очевидно, что такими элементами передачи данных являются оптические устройства, обладающие высокой пропускной способностью и беспрецедентной помехозащищенностью. Кроме того, это способствует минимизации размеров компьютерных устройств и уменьшению их стоимости.

До последнего времени оптические устройства представляли собой отдельные устройства. Однако исследователи корпорации Intel добились прорыва в исследованиях процессов производства полупроводниковых устройств, создав новое устройство транзисторного типа, которое аналогично классическим микрочипам и выполнено на базе кремниевых технологий, но предназначено для передачи информации с помощью светового луча, а не металлических проводников. Быстрые фотоэлектронные (на базе волоконной оптики) модуляторы на основе кремния позволяют создавать очень дешевые широкополосные соединения не только между чипами внутри персональных компьютеров и серверов, но и между различными ПК, серверами и другими электронными устройствами.

Суть новации в том, что ученым корпорации Intel удалось разделить пучок света на два луча, а затем модулировать один из них, воздействуя на него электрическим зарядом. При соединении обоих лучей с учетом сдвига их фаз вновь образуется последовательность световых импульсов-"вспышек".

Сегодня для создания коммерческих оптических устройств разработчикам и производителям приходится использовать дорогие, весьма экзотические материалы, да и процесс их производства очень сложен и экологически вреден. Дороговизна и сложность устройств и технологий существенно ограничивают их распространение на телекоммуникационных рынках. Оптические модуляторы на базе кремния, которые удалось создать исследователям корпорации Intel, наглядно демонстрируют перспективность использования кремния как основы для внедрения широкополосной оптики в самом широком спектре вычислительных и коммуникационных приложений. Кроме того, используемые материалы и технологии полупроводниковых кристаллов электронных микросхем хорошо соответствуют оптическим элементам кремниевой фотоники.

В настоящее время исследователям Intel удалось создать модулятор с частотой 1 ГГц. Это по крайней мере, в 50 раз быстрее, чем до сих пор удавалось достичь в подобных системах с помощью традиционных методов и средств, в качестве которых использовались различного рода электрические и даже механические прерыватели (например, MEMS) оптических сигналов.

Исследования в области кремниевой фотоники начались в корпорации Intel в середине 90-х годов с попыток проверки транзисторов, содержащихся в микропроцессоре, при помощи электромагнитных волн. Как известно, кремний непроницаем для волн видимой части спектра, но прозрачен для инфракрасного излучения.

"Примерно так, как Супермен мог видеть сквозь стены, имея инфракрасное зрение, мы могли видеть сквозь кремний, - так оценил возможности данной технологии Марио Паниччиа, руководитель работ по исследованиям полупроводниковых фотоэлектронных устройств корпорации Intel. - Изменение путей движения электрических зарядов в транзисторах при наложении внешнего поля может быть использовано для управления поведением света. Это привело нас к мысли о возможности манипулирования такими свойствами света, как его фаза и амплитуда при помощи оптических устройств на основе кремния".

Кстати, на пленарных докладах весеннего форума IDF-2003 в Сан-Хосе (США) были продемонстрированы две интересные новинки в области кремниевой фотоники, свидетельствующие об активности разработок Intel в этой области. Главный исполнительный директор корпорации Intel Крейг Барретт представил оптический канал передачи данных на базе кремниевого оптического модулятора, и тут же состоялась первая в мире публичная передача данных по оптическому кабелю длиной 5 миль (на катушке) с помощью интегрированной на кремниевом кристалле оптическо-полупроводниковой схемы. А по ходу пленарного доклада вице-президента, генерального менеджера подразделения Intel Communications Group Шона Мэлоуни, была продемонстрирована оптическая система передачи данных на частоте 193 ТГц (терагерц) при помощи 4-ваттного малогабаритного перестраиваемого лазера.

По мнению экспертов Intel, достигнутая с помощью кремниевой фотоники скорость передачи данных может быть увеличена в десять и более раз. К слову сказать, теоретический предел близок к 100 триллионам бит в секунду. В технических материалах подчеркивается, что этого достаточно для передачи по одному волокну, которое может быть тоньше человеческого волоса, телефонные переговоры всех жителей Земли одновременно.

Здесь необходимо уточнить, что по одному стеклянному волокну одновременно может передаваться сразу несколько потоков данных. Это достигается при помощи использования разных длин волн света аналогично тому, как в пространстве вокруг нас одновременно работают десятки радиостанций на разных длинах волн, не мешая распространению в пространстве друг другу.

Дополнительные преимущества передачи информации по волоконно-оптическим кабелям заключаются в том, что на них не влияет внешнее электромагнитное излучение (помехозащищенность передачи), и они не оказывают воздействия друг на друга (скрытность передачи).

"У нас есть обширная программа исследований, цель которых - применить наш многолетний опыт в области создания кремниевых устройств для создания встроенных оптических соединений типа "чип-чип" и "компьютер-компьютер", - продолжает Паниччиа. - Речь идет о "силиконизации" всех элементов оптических сетей (за исключением, естественно, источника света - лазера) и разработке новых устройств еще до конца десятилетия".

В настоящее время в лабораториях Intel на основе технологий кремниевой фотоники специалистами корпорации разрабатываются сравнительно простые, компактные, дешевые и технологичные полупроводниковые лазеры, световоды, модуляторы и демодуляторы.

На выставке, проводимой крупнейшими компьютерными фирмами в рамках IDF Spring 2004, на одном из стендов можно было ознакомиться с действующими устройствами кремниевой фотоники, обеспечивающими высокочастотную модуляцию оптического сигнала.

Кремниевая микрофотоника найдет применение в системах связи, компьютерной технике, дисплеях, системах оптического и ИК изображения, медицине, оптических принтерах, оптических системах управления, оптических сенсорах, оптических системах обработки сигналов, оптических устройствах хранения информации и устройствах оптического управления СВЧ системами.

Однако в кратком обзоре не возможно описать все тонкости теории и технологические достижения специалистов Intel. Этим вопросам будут посвящены отдельные статьи. Возвращаясь же к брифингу для представителей прессы, необходимо отметить, что вопросами фотоники не исчерпываются темы выступлений специалистов Intel.

Следующее выступление было посвящено влиянию новейших технологий на культуру людей. О высоком значении данных вопросов говорит тот факт, что в недрах корпорации Intel создано специальное подразделение, возглавляемое специалистом с ученой степенью Ph.D.

Данное подразделение изучает опыт внедрения и использования новых IT-технологий в разных странах, а также возникающие на этом пути неизбежные трудности, связанные с разными культурами, обычаями, религиями. Учет этих обстоятельств позволяет бесконфликтно с особенностями этносов внедрять новейшие технологии, принося максимальный эффект пользователям, обогащая духовные и интеллектуальные возможности.

Следующая тема - это компьютерные технологии, используемые в быту. Данный проект получил наименование "Цифровой Дом", и уже не первый IDF популяризируется специалистами Intel разного уровня административной лестницы: от высшего руководства до рядовых сотрудников.

В концепции данного проекта лежит обобщенное понятие обработки информации. Под информацией понимаются игры, аудио и видеоданные, включая телевизионные программы, CD, DVD и т. п. Информация должна накапливаться, обрабатываться и храниться неограниченное время компьютерными средствами. В перспективе - управление бытовыми приборами, охрана жилища и здоровья.

Согласно проекту "Цифровой Дом" компьютер должен уже в самое ближайшее время, в 2004 году, заменить большинство традиционных приборов, например, таких, как телевизор, видео и аудиомагнитофоны.

При этом компьютер, который станет центральным устройством домашнего развлекательного центра, должен обеспечивать обработку и воспроизведение аудиоинформации с качеством, не уступающим современным высококлассным музыкальным центрам. С этой целью Компания Dolby Laboratories и корпорация Intel ведут совместные работы по распространению звуковых и развлекательных возможностей, представленных в современных образцах бытовой электроники, на персональные компьютеры.

Еще одна важная функция высокопроизводительного домашнего компьютера - это его использование в качестве видеоцентра, одной из функций которого является домашний кинотеатр. Для этого, кроме мощных вычислительных и мультимедийных возможностей, предоставляемых современными высокопроизводительными процессорами, чипсетами и другими элементами и узлами, входящими в архитектуру современных компьютеров, требуются соответствующие высококачественные средства отображения видеоинформации.

В качестве таких средств на компьютерном рынке предлагаются большие мониторы разного типа и конструкции. Исследованиям в этом направлении специалисты Intel уделяют самое пристальное внимание. В результате была разработана перспективная технология, которая, как ожидается, найдет применение в производстве высококачественных малых и больших мониторов для бытового и профессионального использования. Этой теме было посвящено следующее выступление в рамках брифинга для журналистов, прибывших на IDF Spring 2004.

Итак, специалисты Intel разработали и предлагают к внедрению полупроводниковую технологию, благодаря которой станет возможным производство мониторов и телевизоров с большим экраном и высоким разрешением. Качество изображения в таких изделиях будет выше, чем в существующих моделях. Эта технология также позволит добиться снижения цен.

Новая технология Intel, носящая кодовое название Cayley, построена на методе LCOS (Liquid Crystal on Silicon), используемом для создания небольших по размеру микросхем, называемых микродисплеями. Из этих микродисплеев составляется изображение, которое выводится на экраны телевизоров с обратной оптической проекцией.

LCOS-технология заключается в следующем: слой жидких кристаллов помещается между стеклянной пластиной и зеркальной полупроводниковой поверхностью с высокими отражающими свойствами, в которую вынесена вся схема управления пикселями.

Из указанных слоев состоят микродисплеи, которые могут использоваться в проекционных телевизорах с большим экраном с обратной оптической проекцией. В LCOS-технологии современные процессы производства полупроводников, разработанные корпорацией Intel, используются для создания высококачественной отражающей поверхности, которая обеспечивает высокую яркость изображения.

Корпорация Intel разработала уникальный процесс производства микродисплеев LCOS, благодаря которому они будут совершенствоваться в соответствии с законом Мура. Повышение количества транзисторов на полупроводниках, используемых в микродисплеях LCOS, позволит разработчикам микросхем Intel интегрировать в них дополнительные функции, улучшающие такие характеристики экрана, как яркость и качество изображения. При этом качество дисплеев нередко выше, а стоимость изделий ниже конкурирующих решений.

LCOS-технология корпорации Intel (Cayley) полностью цифровая и поэтому обеспечивает воспроизведение значительно более четкого и точного изображения, чем в других архитектурах, основанных на аналоговых технологиях. Еще одним достоинством LCOS-технологии является возможность создавать одинаковые по размеру микродисплеи с разными уровнями разрешения. Однородная и полностью интегрируемая экранная область микродисплеев на базе LCOS-технологии корпорации Intel позволит OEM-компаниям использовать их в самых разнообразных видах продукции с разными разрешениями и размерами экрана, благодаря чему они смогут снизить свои затраты на технические исследования.

Корпорация Intel планирует наладить массовый выпуск микродисплеев на базе технологии Cayley уже в 2004. Некоторые ведущие производители компонентов для телевидения высокой четкости (HDTV) в настоящее время занимаются разработкой продукции на базе прототипов микродисплеев, созданных по технологии LCOS.

Вот в кратком изложении основные события пресс-брифинга, устроенного для журналистов и предшествовавшего докладам и сессиям IDF Spring 2004.