HPC China 2013：未来高性能计算机向光互联技术发展

2013年10月27日—31日，由中国计算机学会主办，中国软件行业协会数学软件分会协办，中国计算机学会高性能计算专业委员会、桂林电子科技大学共同承办的2013年全国高性能计算学术年会(HPC China2013)在广西桂林召开。本届盛会围绕着高性能计算技术的研究进展与发展趋势、高性能计算的重大应用等主题展开，促进信息化与工业化的深度融合，为相关领域的学者提供交流合作、发布最前沿科研成果的平台，推动中国高性能计算的发展。

大会第二天主会场上，中科院半导体研究所研究员俞育德带来了主题为《Silicin photonic integration is the best choice for High Performance Computing》的精彩分享。在演讲中，俞育德介绍了HPC的发展与器件的相关性、光互联的发展和硅基光集成器件研制进展。

中科院半导体研究所研究员 俞育德

对于光互联俞育德说，未来十年的高性能计算机将由电互联技术向光互联技术方向转变，其原因是光互联可以将芯片之间的互联距离拉近，而且具有低延迟、多路信号和低功耗等优势。

对于光子集成的要求和发展俞育德提出了四点趋势。

1、 传输波长的选择

光纤通信的波长是由光纤的传输窗口决定的，光互联的波长则由光波导的波长来优选。因此光波导的材料、结构和特性将在光互联应用中处于决定性的位置。显然，1.55和2.3微米波段具有许多优势。

2、 超高速的要求

目前电互联中电子器件的速率为10Gb/s左右，并行运算的计算机整机的速率已达到千万亿次的高速率。

进一步对器件的需求是100Gb/s的高速率。光互联的超高速率目标位：2015年和2022年终的I/O速率将分别达到82Tbit/s和230Tbit/s。

3、 低功耗的要求

信息网络中，Pb/s量级节点的年耗电量将超过1000亿度 ，比三峡大坝满负荷发电量还有。为了在足够低的芯片能耗下实现高比特率，要求片外总消耗量~50-170fj/b，器件能量~2-30fj/b，片上总能耗~10-30fj/b，器件能量~2-6fj/b。这些指标比当前的器件水平低3-5个能量数。

4、 集成技术的途径

硅光子学的出现给光子集成带来了希望。成熟的CMOS工艺提供了极好的技术基础，Si、SOI和SiGe等同CMOS兼容，因此应用CMOS工艺制造光子集成回路是最佳的选择和比由之路。