ترجمه: مسعود سعيدي



پردازنده‌ها از سال 1995 تاكنون مرتباً پيشرفت كرده‌اند و سرعت محاسبات آن‌ها روزبه‌روز افزايش مي‌يابد. جديد‌ترين پردازنده‌ها قادرند با سرعت كلاك بالغ بر 6/3 GHz كار كنند. اما موضوع مهم آن است كه سيم‌بندي‌ها و مدارات مادربوردهايي كه چنين پردازنده‌هايي در آن‌ها نصب شده‌اند، به‌هيچ وجه نمي‌توانند از نظر سرعت با پردازنده‌ها همپايي كنند و در بهترين شرايط قادر به عبور دادن اطلاعات با سرعتي معادل يك گيگاهرتز هستند. بدين‌ترتيب پردازنده‌ها در بيشتر مواقع ناگزيرند كه منتظر عبور اطلاعات در گذرگاه‌هاي مادربورد‌ها باشند. سه سال پيش يكي از فيزيكدانان دانشگاه كاليفرنياي جنوبي به‌نام Anthony F.J. Levi اعلام كرد كه <در سال‌هاي آينده، عدم تعادل موجود بين كارايي پردازنده و زمان دسترسي به اطلاعات در حافظه‌هاي RAM به يك بحران جدي تبديل خواهد گرديد.> او خاطر نشان كرده بود كه ماده پلاستيكي به‌كار رفته در مدارات چاپي الكترونيكي مانع از عبور اطلاعات در فركانس‌هاي بالا مي‌شوند و به ازاي هر دو گيگاهرتز افزايش پهناي باند،‌ توان سيگنال‌هاي الكتريكي را دو برابر كاهش مي‌دهند. بدين ترتيب با افزايش سرعت كلاك، توان مصرفي، اتلاف حرارتي و سطح تداخل الكترومغناطيسي افزايش مي‌يابند. اين سه عامل در حال حاضر بزرگ‌ترين دردسر‌هاي طراحان به‌شمار مي‌روند. <سي‌ماتك>، يك مؤسسه بين‌المللي تحقيقات صنعتي در گزارشي اعلام كرده است كه <براي تنگ‌تر نشدن گلوگاه‌ ارتباطي بين پردازنده‌ها و تجهيزات جانبي آن‌ها،‌ تكنولوژي ارتباطاتي اتصالات بين پردازنده‌ها و تجهيزات جانبي بايد هر دو سال، دو گيگاهرتز افزايش يابد>.


منبع: ساينتيفيك امريكن - نوامبر 2004 

يكي از متخصصان تحقيقات فوتونيك در شركت اينتل مي‌گويد: <مهندسان ما تصور مي‌كنند كه در نهايت قادر به انتقال اطلاعات با سرعتي معادل با بيست گيگاهرتز در قطعه سيمي به طول 20 اينچ خواهند بود. بر اساس گزارش موسسه تحقيقاتي سي‌ماتك سرعت بيست گيگاهرتز فقط جوابگوي نسل پردازنده‌هاي 32 نانومتري خواهد بود كه از پردازنده‌هاي فعلي 90 نانومتري، سه نسل فاصله دارند. مدير معماري پردازش شركت اينتل معتقد است كه شركت او در مسير درستي پيش مي‌رود و قادر خواهد بود كه پردازنده‌هاي 32 نانومتري را تا سال 2010 به بازار عرضه كند.

بدين‌ترتيب به‌نظر مي‌رسد كه دانش فوتونيك در سال 2010 يعني يك دهه بعد، بايد براي در دست گرفتن ارتباطات بين مداري و جايگزين شدن اتصالات مسي،  وارد عمل شود.

پاتريك گلسينگر، يكي از مديران شركت اينتل اگرچه به‌طور كامل نسبت به موضوع استفاده از فوتونيك براي ارتباطات كوتاه برد و با سرعت بالا بين پردازنده و بانك‌هاي حافظه اطمينان ندارد، اما مي‌گويد كه يكي از طرفداران به‌كارگيري دانش فوتونيك در سطوح سيستم است. اين مسأله كه اين انتقال تكنولوژي دقيقاً در چه زماني و با چه هزينه‌اي روي خواهد داد، موضوعي است كه مقدار زيادي به چگونگي توليد تجهيزات فوتونيك بستگي خواهد داشت.

در حال حاضر هم اطلاعات در اشكال الكترونيكي و فوتونيكي در سيستم‌هاي كامپيوتري امروزي در رفت و آمد هستند. دستگاه‌هايي مانند ماوس‌هاي اپتيكي،CD و DVD‌ها، نمايشگرها، دوربين‌ها و شبكه‌هاي فيبر نوري نمونه‌هايي از چنين مواردي محسوب مي‌شوند. اما در هسته سيستم‌هاي كامپيوتري، يعني مادربورد، پردازنده و بانك‌هاي حافظه، هنوز اطلاعات، فقط نمايشي الكترونيكي دارند.

دليل موضوع فوق بسيار ساده است. اگرچه اتصالات نوري ده تا صد برابر از اتصالات با سيم‌هاي مسي سريع‌تر هستند، اما قيمت‌هاي بسيار بالاتري دارند. در برخي از كاربردها نظير سوييچينگ هزاران مكالمه تلفني يا تبادل ميلياردها بسته اطلاعاتي اينترنتي، ظرفيت بر هزينه غلبه مي‌كند. به همين دليل در كشورهاي ثروتمند بخش اعظم تكنولوژي ارتباطات راه‌دور به‌وسيله شبكه‌هاي فيبر نوري تامين مي‌شوند.
 

براي مشاهده عكسها در ابعاد بزرگتر و توضيحات آنها روي تصاوير كليك كنيد.

دقيقاً به همين دليل است كه شركت سيسكو در چهار سال گذشته حدود نيم ميليارد دلار در راه توسعه يك مسير‌ياب اپتيكي هزينه كرده است. مسير‌يابي كه در ماه مه گذشته معرفي شد و هر يك از 30 كانال فيبر‌نوري آن قادر به انتقال اطلاعات با سرعتي معادل با چهل گيگابيت بر ثانيه هستند. چنين پهناي باندي مي‌تواند ترافيك اينترنتي 6/1 ميليون مشترك مجهز به ارتباطات DSL را مديريت كند. خلاصه آن‌كه در فواصل بيشتر از 100 متر، هيچ فناوري‌اي نمي‌تواند از سوييچينگ نوري پيشي بگيرد. اما در فواصل كوتاه‌تر نظير شبكه‌هاي اداره‌ها يا اتصالات درون يك كامپيوتر، هنوز اتصالات مسي حكمفرمايي مي‌كنند.

اما شرايط به‌تدريج در حال تغيير است. دانشمندان بالاخره موفق شدند به روش‌هايي دست يابند كه بتوان طيف وسيعي از تجهيزات اپتيكي را توسط كارخانه‌هاي توليدكننده چيپ‌هاي كنوني، توليد كرد. در اين زمينه مدير ارشد گروه تحقيقات سيليكون فوتونيك شركت اينتل مي‌گويد: <ما مي‌خواهيم دانش اپتيك را در ارتباطات بين چيپ‌ها به‌كار بگيريم>.

در صورت تحقق چنين شرايطي، روش كار كامپيوترها در دهه آينده به‌كلي تغيير خواهد كرد. برخي از اين تغييرات در قالب افزايش سرعت يا كاهش اندازه ظاهر خواهند شد. مثلاً دستگاه‌هايي مانند دوربين‌هاي ويديويي توسط كابل‌هاي نوري كه به درگاه‌هاي جايگزين USB فعلي متصل مي‌شوند، داده‌هاي خود را منتقل خواهند كرد و يا بعضي از سيستم‌هاي ذخيره‌سازي اطلاعات به ديسك‌هاي هولوگرافيك مجهز خواهند بود كه توانايي ذخيره صدها گيگابايت داده را بر سطوحي مانند CD ‌هاي امروزي خواهند داشت.
 
كاربران آينده كه شانس كافي براي اختيار داشتن يك اتصال اينترنتي از نوع فيبر نوري داشته باشند، قادر خواهند بود تا با سرعتي بيش از يك گيگا‌بايت در ثانيه به تبادل اطلاعات بپردازند، سرعتي كه هزار بار سريع‌تر از مودم‌هاي كابلي و ارتباطات DSL كنوني است.

گروه ديگري از تغييرات آينده، احتمالاً بسيار بنيادي‌تر خواهند بود. سرعت انتقال اطلاعات در شكل الكتريكي با افزايش طول خطوط ارتباطي به‌سرعت افت مي‌كند.  به همين دليل براي كوتاه نگهداشتن طول سيم‌هاي ارتباط‌دهنده پردازنده‌ به حافظه، بايد اين دو به‌يكديگر بسيار نزديك باشند. در وضعيت اپتيكي، چنين محدوديتي وجود ندارد و يك فوت يا هزار فوت تفاوتي با يكديگر ندارند. در نتيجه، سيستم‌هاي كامپيوتري كه امروزه در يك جعبه مجتمع شده‌اند، در آينده مي‌توانند در يك اتومبيل، ساختمان و حتي در يك شهر توزيع شده باشند.

عبور از تنگنا
چيپ‌هاي اپتيكي كنوني، چه آن‌هايي كه به‌صورت ليزر در درون درايو‌هاي CD نصب شده‌اند و يا نمونه‌هايي كه به‌شكل فتوديود در درون سوئيچ‌هاي مخابراتي عمل مي‌كنند، نيمه‌هادي‌هايي هستند كه با عناصر گروه سوم و پنجم جدول تناوبي توليد شده‌اند. در اين قطعات به‌طور معمول، موادي از ستون سوم جدول تناوبي (گاليم، انديم يا آلومينيم) با عناصري از ستون پنجم جدول (معمولاً فسفات، ارسنيك يا آنتيموان) در كنار يكديگر قرار داده مي‌شوند.
در نگاه نخست، ممكن است چيپ‌هاي موسوم به III-V (اشاره به گروه‌هاي سوم و پنجم جدول تناوبي است.)

براي كاربردهاي فوتونيك ايده‌آل به‌نظر برسند. سرعت انتقال الكترون‌ها در اين چيپ‌ها سريع‌تر از سيليكون است، در نتيجه پردازنده‌هاي III-V مي‌توانند تحت فركانس‌هاي بالاتر كار كنند. به‌علاوه چنين چيپ‌هايي پرتو ليزر در حفره‌هاي سطحي (كاواك) خود توليد نمي‌كنند و از طرف ديگر قادرند كه پرتو‌هاي ورودي را با سرعت‌ بسيار بالايي به جريان الكتريكي تبديل كنند. بر همين اساس محققان فوتونيك، تلاش‌هاي خود براي توليد چيپ‌هاي فوتونيك بر پايه نيمه‌ هادي‌هاي III-V استوار ساخته‌اند.

به عنوان نمونه، سال گذشته يك گروه تحقيقاتي در دانشگاه كاليفرنيا واقع در سانتا باربارا، با استفاده از فسفيد انديوم موفق به ساخته يك Photon copier گرديدند. اين قطعه فوتونيك در واقع قادر است تا بيت‌هاي فوتونيكي را در يك طول‌موج مشخص دريافت كرده و به‌كمك ژنراتور ليزر قابل تنظيم تعبيه شده در درون خود، مستقيماً خروجي فوتونيكي ليزري در طول موج ديگري توليد كند. نكته مهم در كاركرد اين قطعه آن است كه در ساختار آن هيچ‌گونه تغيير شكل اطلاعات به‌صورت‌هاي الكترونيكي صورت نمي‌گيرد. چنين قطعه‌اي در تجهيزات فوتونيك آينده اهميت زيادي خواهد داشت.

اما واقعيت آن است كه در قياس با سيليكون، مواد III-V از نقطه‌نظر توليد، نيمه‌هادي‌هاي سرسختي محسوب مي‌شوند و هزينه‌هاي توليد آن‌ها بالا است. به‌عنوان مثال يك چيپ 5 دلاري CMOS، در صورتي‌كه با تكنولوژي فسفيد انديوم توليد شده باشد، 500 دلار قيمت خواهد داشت. از آن گذشته با توجه با پيشرفت‌هاي پيوسته كارايي چيپ‌هاي CMOS، رقابت با آن‌ها امري بسيار دشوار تلقي مي‌شود.

(CMOS) اصطلاحي براي توصيف نيمه‌هادي‌هايي است كه در ساختار دروني آن‌ها علاوه بر نيمه‌هادي‌هاي سيليكوني، از لايه اكسيد فلزي نيز استفاده مي‌شود.)

اما اگر قرار است فوتونيك در مادربوردهاي 100 دلاري به‌كار گرفته شود، دير يا زود بايد از اين سد عبور كند. به همين دليل در سال‌هاي اخير تلاش‌هاي زيادي معطوف دستيابي به روش‌هايي بوده‌اند كه در آن‌ها تكنولوژي‌هاي سازگار با CMOS و تركيبي از الكترونيك و فوتونيك به‌كار مي‌روند.

(در اين مقاله مقصود از سازگاري با CMOS اشاره به مشخصه‌هاي الكترونيكي چيپ‌هاي CMOS است. به‌طوري‌كه ورودي و خروجي چيپ‌هاي جديد و تركيبي، از نظر ولتاژي و ديگر پارامترهاي الكترونيكي مانند امپدانس و غيره با مدارات تشكيل شده از چيپ‌هاي CMOS سازگاري داشته باشند.) يكي از محققان آزمايشگاه ميكروالكترونيك STM  واقع در كاتانيا  سيسيل، مي‌گويد: <ما در جايگاهي قرار گرفته‌ايم كه تا دو سال پيش غير‌قابل تصور مي‌نمود. ما اكنون درباره رفتن به فروشگاه و خريد نخستين قطعه با كاركردهاي فوتونيك صحبت مي‌كنيم >.

سوار بر تكنولوژي CMOS 
براي رسيدن به مرحله‌اي كه از آن در بخش‌هاي پيشين اين نوشته ياد شد، سه راه يا مسير پيش روي ما قرار دارد كه در هر يك از اين موارد پيشرفت‌هاي چشمگيري صورت گرفته است. محافظه‌كارانه‌ترين اين مسير‌ها كه به روشHybrid Integration معروف شده است، به موفقيت‌هاي تجاري نزديك‌ شده است. در حقيقت نخستين چيپ‌هاي توليد شده به روش Hybrid Integration در حال حاضر در صنايع ارتباطي (مخابراتي) به‌كار گرفته شده‌اند.

در ساختار چيپ‌هاي تركيبي يا Hybrid علاوه بر مدارات منطقي سيليكوني، نيمه‌هادي‌هاي III-V نيز گنجانيده شده‌اند كه وظايف اپتيكي چيپ را بر عهده مي‌گيرند. براي آن‌كه بتوان از يك خط توليد CMOS براي توليد چيپ‌هاي تركيبي استفاده كرد، بايد تغييرات قابل توجهي در ساختار آن اعمال شود. زيرا  به هردليلي اگر اشكالي در فرايند افزودن فسفيد انديوم يا گاليوم ارسنايد به چيپ سيليكوني به‌وجود آيد، رسوب ناخالصي‌هاي اين مواد بر روي خط توليد چيپ‌هاي فوق‌العاده خالص سيليكوني مي‌تواند خسارات سنگيني به تجهيزات چند ميليارد دلاري خط توليد وارد كند. اما خوشبختانه مي‌توان دو بخش متفاوت چيپ‌هاي تركيبي را در واحد‌هاي متفاوتي توليد كرد و در آخرين مرحله آنها را بر روي يكديگر مونتاژ نمود.

شركتي به‌نام Xanoptix در حال حاضر از چنين روشي براي سوار كردن ليزرهاي گاليوم آرسنايد بر روي چيپ‌هاي سيليكوني بهره مي‌برد. حاصل كار اين شركت قطعه كانكتور اپتيكي در اندازه‌هاي يك انگشت است كه  تا حدي به يك كانكتور USB شباهت دارد. اما اگر كانكتور USB مي‌تواند حداكثر با سرعت نيم گيگاهرتز كار كند، كانكتور Xanoptix بنا بر ادعاي اين شركت قادر به انتقال اطلاعات با سرعتي بالغ بر 245 گيگاهرتز از‌طريق 72 رشته فيبرنوري نصب شده در يك كابل به‌قطر يك مداد است.

روش Hybrid در بلند مدت با يك اشكال عمده روبرو خواهد شد. مي‌دانيم كه با افزايش سرعت پردازنده‌ها، حرارت توليد شده آنها هم افزايش مي‌يابد. در واقع در نقاط مشخصي از چيپ‌هاي كنوني، دما به 80 درجه سانتي‌گراد مي‌رسد. دمايي كه ساختار‌هاي اپتيكي - ليزري نيمه‌هادي III-V را نابود مي‌كند. بر اين اساس احتمال دارد كه چيپ‌هاي اپتوالكترونيك هايبريد، به‌جاي قرار گرفتن در قلب پردازنده‌ها، در كاربردهاي به‌ نسبت كند‌تر مانند چيپ‌هاي جانبي به‌كار گرفته شوند.

شركت اينتل به مهندسان خود دستور داده است كه فقط به تكنولوژي CMOS فكر كنند. اينتل اميد دارد كه روزي بتواند در كارخانه‌هاي فعلي خود سيستم‌هاي فوتونيك را در درون پردازنده‌ها يا چيپ‌هاي جانبي آنها بگنجاند. مهندسان اينتل براي عملي شدن چنين ايده‌اي در حال كار با عناصر و تركيبات موسوم به CMOS friendly براي توليد پرتو ليزر يا آشكار‌سازي نور هستند.

اما طي كردن چنين گامي بسيار دشوار است به‌طوري‌كه يكي از مهندسان اينتل مي‌گويد: <مي‌توانيد با سيليكون هر كاري انجام دهيد، به‌جز توليد پرتو ليزر!>. سيليكون خود به‌تنهايي فاقد مشخصه‌هاي كوانتوم- مكانيكي لازم براي توليد نور است. در حال حاضر محققان STM موفق شده‌اند تا با نفوذ دادن مقادير جزئي cerium يا erbium در لايه اكسيد سيليكون كه توسط نانوكريستال‌هاي سيليكون احاطه شده است، چيپ‌هاي سيليكوني بسازند كه در اثر اِعمال ولتاژ كوچكي پرتوي ليزر سبز يا آبي رنگ توليد كند.

اما واقعيت آن است كه از آن‌جايي‌كه پرتو نور توليد شده  coherent نيست، چنين قطعاتي بيشتر از آن‌كه ليزر نيمه‌هادي محسوب شوند، ديود‌هاي LED به‌شمار مي‌روند. اما گزارش‌ها نشان مي‌دهند كه كارايي (به معني efficiency) اين قطعات بسيار بالا و در اندازه‌هاي LED هاي گاليوم آرسنايد است. نكته ديگر آن‌كه به‌دليل سازگاري اين قطعات با CMOS، امكان به‌كارگيري چنين چيپ‌هايي در اجزاي الكترونيكي موجود، فراهم مي‌باشد. شركت STM بنا دارد كه در سال آينده، اپتوكوپلرهاي سيليكوني براي كنترل ماشين‌هاي ولتاژ بالا را عرضه كند.

در اوايل سال گذشته، يكي از محققان دانشگاه كاليفرنيا نشان داد كه LED ‌هاي سيليكوني هم مي‌توانند به عنوان چشمه نور ليزر‌هاي سازگار با CMOS به‌كار روند. گروه تحقيقاتي دانشگاه كاليفرنيا موفق گرديد كه از ديسك‌هاي ميكروسكوپي ‌دي‌اكسيد سيليكون به‌صورت تقويت كننده اپتيكي استفاده كند. اين گروه پس از پرداخت دقيق و صيقل دادن لبه‌هاي ديسك دي‌اكسيد سيليكوني، پرتو نور را توسط فيبر‌نوري به درون ديسك تزريق كردند. پرتوي نور وارد شده به درون ديسك، پس از چرخش‌هاي متوالي در امتداد لبه خارجي ديسك، قبل از تشعشع ليزري عملاً ميليون‌ها برابر تقويت مي‌شود.

منابع نوري Incoherent مانند LED‌ها علاوه بر آن‌كه مي‌توانند براي تغذيه ديسك‌ها به‌كار روند، قابليت تصفيه، تقويت و يا تغيير طول موج پرتوهاي ليزر ورودي از محيط خارج از چيپ را نيز دارا هستند. محققان فوتونيك دانشگاه كاليفرنيا معتقدند كه مي‌توانند به‌جاي آبكاري ديسك‌هاي نوري، در آن‌ها سوراخ‌هايي تعبيه كنند. نتيجه اين عمل آن خواهد بود اتصال چنين قطعه‌اي به موج‌بر‌ها يا تجهيزات اپتيكي ديگر بسيار ساده‌تر انجام خواهد شد (موج‌بر معادلي است كه براي اصطلاح فني Wave guide در متون فني به‌كار برده مي‌شود. موج‌برها محيط‌هاي انتقال امواج با فركانس‌هاي بالا محسوب مي‌شود.

يادآوري مي‌كنيم كه امواج الكترومغناطيسي با فركانس‌هاي بسيار بالا، مانند امواج مايكروويو يا امواج نوري، نمي‌توانند از طريق كابل‌هاي معمولي انتقال داده شوند. براي سهولت تجسم مفهوم موج‌بر مي‌توانيد آن‌ها را به لوله يا شلنگ آب تشبيه كنيد). سرپرست اين گروه تحقيقاتي مي‌گويد: <چنين ريز كاواك‌هاي ليزري
(Microcavity laser) منابع سيگنال‌هاي حامل (carrier) اطلاعات خروجي چيپ‌هاي فوتونيكي محسوب مي‌شوند.>

براي عملي شدن طرح‌هاي فوق، لازم است تا مهندسان روش‌هاي مناسبي براي تبديل سيگنال‌هاي اپتيكي به الكتريكي و برعكس بيابند. انجام اين كار بر روي سيليكون تا قبل از پيشرفت‌هاي سال گذشته، امري دشوار تلقي مي‌گشت. اما در فوريه 2003 محققان موفق به توسعه روشي براي مدولاسيون اشعه ليزر با استفاده از سيليكون شدند. در اين آزمايش موفقيت‌آميز، سرعت مدولاسيون 50 برابر بيشتر، بهتراز نتايج به‌دست آمده قبلي بوده است.
براساس نتايج به‌دست آمده از آزمايش فوق، هم اكنون چيپ‌هاي سيليكوني به مساحت يك تمبر پستي، مي‌توانند 100 واحد مدولاتور را در خود جاي دهند.

در يكي از آزمايشگاه‌هاي اپتيك شركت اينتل موسوم به آزمايشگاه A1، براي نمايش قابليت‌هاي تجهيزات اپتيكي، آزمايش جالبي ترتيب داده شده است. در اين آزمايش، از يك دستگاه كامپييوتر براي پخش يك فيلم DVD با وضوح بالا استفاده مي‌شود. همين كامپيوتر همزمان با پخش فيلم، تمام بيت‌ها را از طريق شبكه اترنت به سمت يك مدار كوچك كه در آن يك دستگاه مدولاتور تعبيه شده است، ارسال مي‌كند.

اگرچه مدار فوق از ليزر براي كار خود استفاده مي‌كند، با اين وجود اصول كاركرد آن شباهت زيادي به اصول راديو‌هاي ‌ AM دارد. اين مدار، پرتو ميكروسكوپي ورودي را به دو مسير متفاوت تفكيك و هدايت مي‌كند. در زير هر يك از اين مسير‌ها، يك خازن CMOS نصب شده است كه به‌صورت الكتريكي به كابل اترنت ارتباط دارد. زماني كه ناحيه اطراف اين مسير‌ها به‌شدت باردار مي‌شوند، الكترون‌ها با نور برهم‌كنش مي‌كنند. چنين برهم‌كنش‌هايي منجر به انتقال فاز نسبي امواج نوري مي‌شوند. در نقطه‌اي از مدار كه دو مسير مجدداً به يكديگر مي‌پيوندند، امواج عبوري از آن‌ها با يكديگر تداخل كرده و الگويي مشابه با همان اطلاعات ديجيتال اوليه ايجاد مي‌كنند.

پالس‌هايي كه بر اثر الگوي تداخلي ايجاد شده‌اند، ضمن عبور از يك رشته باريك فيبر، چيپ را ترك مي‌كنند و به يك دستگاه آشكارساز نوري (photodetector) وارد مي‌شوند.آشكار‌ساز هم به نوبه خود به يك كامپيوتر مستقل متصل شده است. بدين‌ترتيب با پخش صحنه‌هاي يكساني از فيلم سينمايي بر روي دو كامپيوتر، نشان داده مي‌شود كه مدارات اپتو- الكتريكي به‌خوبي از عهده وظايف خود برآمده‌اند.

تا اين تاريخ از مدولاتور در فركانس‌هايي در حد  5/2 گيگاهرتز استفاده شده است. يكي از محققان در اين زمينه مي‌گويد: <با اين وجود ما قادريم مدولاتورها را در اندازه‌هاي بسيار كوچكتري توليد كنيم و از آن‌ها در فركانس‌هاي بالاتري، مثلاً تا ده گيگاهرتز استفاده كنيم.> او چنين ادامه مي‌دهد كه با به‌كارگيري روش‌هاي پيشرفته‌‌ در يك چيپ، مي‌توانيم به چنين اهدافي دست يابيم. اهدافي كه منجر به توليد دستگاه‌هاي سيليكون- اپتيكي كوچكي مي‌شوند كه مي‌توان از آن‌ها در هر زمان و در هر مكاني استفاده كرد. دستگاه‌هايي مانند كارت‌هاي شبكه 250 دلاري كه جايگزين مسير‌ياب‌هاي 25 هزار دلاري مي‌شوند.

Morse يكي ديگر از محققان فعال در زمينه‌هاي تحقيقات اپتيكي، مي‌گويد: <البته زماني كه از ارسال اطلاعات با سرعت‌هايي در حدود ده گيگاهرتز صحبت مي‌كنيم، بايد توانايي دريافت اطلاعات با همين سرعت را در جاي ديگري داشته باشيم.> مورس استدلال مي‌كند كه سيليكوني كه در تجهيزات فوتونيك به‌كار گرفته مي‌شود،  در طول موج‌هاي مادون‌قرمز (IR) همانند يك قطعه شيشه شفاف است. اما اين موضوع با اضافه كردن مقداري ژرمانيوم به‌خوبي رفع مي‌شود. اين تكنيك در حال حاضر توسط توليد‌كنندگان چيپ‌ها به‌خوبي شناخته شده است و شركت‌هاي توليدكننده چيپ از آن براي افزايش سرعت پردازنده‌هاي خود كمك مي‌گيرند.

بهترين‌هاي هر دو جهان
از زماني كه از سيليكون در گرايش فوتونيك به عنوان ماده اصلي استفاده مي‌شود، بيش از دو سال نمي‌گذرد و در همين زمان كوتاه  دانش استفاده از سيليكون مسير بسيار طولاني‌اي را طي كرده است. اما اگر قرار باشد از همين ماده براي انتقال اطلاعات در سرعت‌هاي بالاتر از بيست گيگاهرتز استفاده شود، راه بسيار طويل‌تري در پيش روي سيليكون قرار خواهد گرفت. در حال حاضر مسئله اصليِ پيش‌روي محققان آن است كه چگونه بايد از دانش فوتونيك در مهندسي الكترونيك استفاده شود. يكي از اين شيوه‌ها كه به polylitic integration معروف شده است، به‌جهت اقتصادي‌ عملي‌ترين شيوه شمرده مي‌شود.

ايده اصلي در اين روش آن است كه در مادربوردهاي كامپيوترها از پردازنده‌هايي با تكنولوژي CMOS استفاده شود كه داراي اتصالات الكتريكي و اپتيكي به‌طور همزمان باشد. دراين صورت مي‌توان به‌كمك چيپ‌هاي III-V كه از پردازنده فاصله معقولي دارند، سيگنال‌هاي نوري را طوري به‌درون پردازنده تزريق كرد كه خطر افزايش حرارت و آسيب‌ديدن چيپ‌هاي اپتيكي عملاً وجود نداشته باشد. (يادآوري مي‌شود كه يكي از بزرگ‌ترين مشكلات مهندسان در به‌كار‌گيري تكنولوژي اپتيك در ساختمان پردازنده‌هاي كنوني، افزايش حرارت چيپ‌هاي اپتيكي و از كار افتادن آنها در درجه حرارت‌هاي بالا و در مجاورت چيپ پردازنده اصلي بوده‌است).

يك گروه تحقيقاتي متشكل از دو نفر از محققان دانشگاه جورجيا به‌نام‌هايD.Meindl  و Muhannad Bakir  و يك از متخصص از شركت اينتل (Anthony V.Mule) تا كنون چندين راه‌حل polylitic ارائه كرده‌اند. يكي از اين روش‌ها كه به Sea of Leads مشهور شده است، شامل چندين هزار فنر فلزي S شكل است كه در آخرين مراحل فرايند توليد پردازنده به چيپ پردازنده متصل مي‌شوند. در اين تكنيك، در حيني كه سيگنال‌هاي الكتريكي از فنر‌هاي فلزي عبور داده مي‌شوند، سيگنال‌هاي نوري با برخورد به تور تفرق (defraction) به درون موج‌برهاي نصب شده در درون چيپ پردازنده يا مادر بورد هدايت مي‌گردند.

در تكنيك دوم، پردازنده بر روي لايه‌اي از هزاران استوانه پلاستيكي شفافي قرار داده مي‌شود كه خود اين استوانه‌ها قابليت قرار گرفتن در سوكت مادربرد را خواهند داشت. اين گروه تاكنون موفق شده‌اند كه آرايه‌اي از استوانه‌هاي پلاستيكي ظريفي بسازند كه اجزاي آن‌ها در فاصله‌هاي بسيار كوچكي از يكديگر قرار گرفته‌اند (5 ميكرون در عرض و 12‌ميكرون در طول).

به همين ترتيب اين گروه موفق شده‌اند كه روش ايجاد پوشش‌هاي فلزي بر روي اين استوانه‌ها و سوكت‌هاي مناسب نصب آن‌ها را با موفقيت آزمايش كنند. در اين صورت مسأله اتصال فلزي اين استوانه‌ها با سوكت نيز در عين آن‌كه اتصال الكتريكي برقرار است، حل شده تلقي مي‌گردد.

به اين ترتيب به‌نظر مي‌رسد كه بالاخره فاصله بين دانش اپتيك آزمايشگاهي و صنعت الكترونيك در حال از بين رفتن است و سيستم‌هاي كامپيوتري چشم‌انداز بسيار روشني در آينده خواهند داشت