據物理學(xué)家組織網(wǎng)11月6日報道，要擴大數據中心的規模同時(shí)降低其成本和能耗，大幅度提高這些數據中心的計算、存儲和聯(lián)網(wǎng)密度才是硬道理。為此，美國加州大學(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計方案——“芯片上的機柜（racks-on-chip）”。按照他們在《科學(xué)》雜志上的描述，未來(lái)的數據中心將“進(jìn)化”成芯片大小，包含有多個(gè)分布式服務(wù)器的機柜以及機柜頂端的網(wǎng)絡(luò )交換機都將被集成到一枚芯片中。
為了將數據中心縮減到芯片大小，需要設計新的數據中心網(wǎng)絡(luò )。電氣與計算機工程系主任沙雅·費恩曼和聯(lián)網(wǎng)系統中心研究員喬治·波特的方案是：這些集成的“芯片上的機柜”將同時(shí)與光電路交換（支持大流量數據）和電子包交換（支持高優(yōu)先級數據流）進(jìn)行內外聯(lián)網(wǎng)，來(lái)“指揮數據中心的流量”。
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數據中心網(wǎng)絡(luò )的工作負荷。“基于‘芯片上的機柜’的下一代數據中心的設計，需要同時(shí)支持電路和包交換。”兩位研究人員表示，在這種設計中，每個(gè)處理器都必須有一個(gè)收發(fā)器，能夠將處理器核心中的電信號與通過(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體有效產(chǎn)生光的根本問(wèn)題”。
而在硬件方面，要實(shí)現一個(gè)具有高度可擴展性、能夠支持多個(gè)處理器核心以維持數據中心運轉的光學(xué)電路架構，還面臨諸多障礙。一個(gè)可能的解決方案是利用非線(xiàn)性超材料（考慮到天然材料中的光子傳輸太困難），這類(lèi)材料原則上是節能的。
“一旦這種光網(wǎng)絡(luò )技術(shù)被集成到電子處理器中，如同‘芯片上的機柜’設計那樣，”波特和費恩曼在論文中寫(xiě)道，“那么芯片的數量就可以根據未來(lái)的數據中心的需求來(lái)擴展。”
至于這一前景有多遙遠？波特的回答很現實(shí)：“我們?yōu)榧舛斯庾釉O備在數據中心網(wǎng)絡(luò )中的應用潛力感到興奮，但要確定這些設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)際構建和集成它們，這是一個(gè)長(cháng)達十年的過(guò)程。”
