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导语：据8月号《光谱》杂志封面文章载文指出，计算机内数据的传输与城市交通正好相反。在微处理器的“闹市区”，即其内核，数据以惊人的速率传输。但在远离“闹市”的地方，也就是将微处理器与微处理器、电路板与电路板连接起来的导线所形成的“宽阔道路”上，相比之下，数据传输速度可以用“爬行”来形容。英特尔的奔腾4处理器工作主频高达2.4 GHz，但是系统总线却只有400 MHz。数据离开计算机进入全球高速光纤电信网络之后，传输速度再次提升。
消除计算机内数据传输的瓶颈，是摆在科技人员面前的一大课题。
不少科技人员提出，以高速率的光连接技术取代目前计算机中所采用的铜导线，以光子而不是电子为媒介，在电路板、芯片甚至芯片的各个部分之间传输数据。他们设想，微处理器产生的电信号作用于激光发生器，激光束直接或通过波导管传输到光电探测器，探测器再将信号传输到其目的地。
科学家们已经研制出可将距离不超过300米的计算机系统相互连接起来的光学装置；以提高计算机内不同部件数据传输率为目标的光学装置也正在研究开发之中。下一步，他们还将研究出能够提高芯片之间或大规模平行计算所需要的芯片堆栈数据传输带宽的装置。开发这类装置所需要的基本材料已经具备，如廉价的激光发生器、灵敏度很高的探测器和数据传输技术。只要解决好了光学传输装置运行稳定性和生产成本降低到可接受程度这两大问题，用它们取代铜导线的日子就为期不远了。
以波导管为主的光传输装置占主流
目前世界上许多研究机构都采用波导管设计，比较典型的有德国戴姆勒-克莱斯勒研究所开发的计算机光传输底板。该装置的激光二极管产生的激光穿过一组透镜，经微反射镜反射，到达聚合物波导管，然后再逆行经过上述过程，传导至光电二极管，再恢复成电信号。原型机的数据传输率达1Gb/秒。目前该研究所正在开发数据带宽达10Gb/秒的装置。
美国一家成立才两年的公司—普利马里安公司正在开发的装置全部采用光纤作为导线，芯片产生的电信号通过电路板传至激光驱动芯片，后者对信号进行处理并发送出去。连接激光驱动芯片的模块可产生一组12束VCSEL激光，光束通过光纤传送至另外一块电路板上相同装置，光电探测器拾取信号并传送至接收芯片进行处理和恢复成电信号。
专家指出，不出两到三年的时间，就将出现使用光学I/O设备的计算机；最终，采用光纤传导的主板将取代今天的铜导线主板。
以光纤作为传导的产品已经在市面上展露过身影，不过不是应用于计算机。2000年底，安捷伦科技公司就开始销售一种可将距离300米远的计算机相互连接起来的光学联网装置，数据传输率可达10GB/秒。该装置由4个发射器和接收器组成，通过4条光纤(4通道)相连。12通道的产品数据传输率最高可达40GB/秒，不过一次只能进行一个方向的传输。
直接光互连：开发高性能计算机的绝妙方法
通过波导管传输激光信号的设计相对不那么复杂，可在短期内达到推广要求，但要开发高性能计算机，还必须另想办法。让芯片与芯片通过空中直接实现光互连，就是科技专家想出的一个绝妙办法。
美国加利福尼亚大学专家开发出一种试验装置，高2厘米，成功实现了CMOS芯片堆栈的光互连。每块芯片堆栈上覆盖一块由256枚激光发生器和光电二极管组成的光学芯片。激光发射后，垂直向上，在传输至另一块芯片堆栈时，同样是以垂直方式。在两块芯片之间，激光经过衍射栅、透镜和调整反射镜进行导向。该装置的256枚激光发生器的数据传输率均为1GB/秒。
虽然多数研究人员认为这种空间连接方式需要很长时间研究，才能形成成熟产品，但是在北美、日本和欧洲等地，越来越多开发高性能计算机系统的学者积极投身这种研究。其原因很简单：在传统方式下，超级计算机被设定用于某种任务之后，如果想让它来完成另外一种任务，它当前的配置就不是最理想的了。而采用空间光学连接方式之后，只要将激光导向不同的光电探测器，就可改变芯片之间的交流方式，达到轻松更改系统配置的目的。(王伦编译)
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