[00038038]自由空间光互连技术

自由空间光互连技术 项目关键词： 1; 所属行业 ;IT及通讯行业。 2：技术领域：自由空间光互连 3：具体技术内容：DBOI （Direct broadcast optical interconnect，直接广播光互连） 4：项目合作内容：光互连技术产品产业化开发合作 项目公司的定位: 便利的信息服务，其需要强大的服务器来支撑，如： 1：谷歌，百度搜索网站，背后都有庞大的计算机服务器集群，通过网络互连，为搜索业务提供支撑。 2：大规模的联网在线游戏网站，后面都有同样庞大的服务器集群支撑。应对成千上万的用户同时上网玩游戏。 3： 大家知道的实时火车票订票系统，如果能同时应对上万人同时在线订票,也需要数量众多的计算机服务器网络集群，支撑这项业务。 4： 大家目前经常听到的云计算，云存储等新概念，也都离不开计算机服务器网络互连系统作为基础。 5：而大家经常听说，但对所用技术不太熟悉的高性能计算领域，如“银河，天河”等，则对计算机互连技术更加敏感。 6：IDC数据处理中心等。 7：3维影视制作，动漫产品的渲染处理平台等。 打造一个采用光互连的高速大容量服务器，为以上类型企业和机构IT业务上的的新一代IT技术设备提供商已提到议事日程上来。 所属行业分析: 光互连设备属于IT行业新一代计算机互联设备领域.，在计算机互连设备领域，市场容量非常庞大，为数千亿级规模，其主要应用领域包括： 1：计算机服务器 2：网络存储系统 3：电信交换系统 4：云计算系统与云存储系统 5：高性能计算机 6：服务器农场等 由于社会发展，各类信息技术和系统的广泛应用，业务量的增加,对计算机系统的性能，存储器的性能和容量的要求，都在与日俱增。 计算机性能的发展，也遵循千倍定律，即每隔10年性能就会提高1000倍，而实际上发展的速度可能更快。 未来超级计算研制中，峰值速度其实只是性能的一个方面，可靠性、易用性、互联通信、能耗等问题将更加突出。 有专家预计，百万万亿次计算机的功耗，将为几十兆瓦甚至几百兆瓦，如果不采取有效的降低能耗措施，一座城市的供电，都不够一台超级计算机使用，而将来的超级计算机只能建在核电站旁边。 目前，影响计算机系统性能整体提高的主要瓶颈之一，是互连的计算机节点之间的数据交换。造成的数据堵塞和数据交换延迟。 专家认为，如果只使用当前的技术,是无法研制出百万万亿次的计算机。他预测，10的18次方级别计算机其芯片之间应采用光互连。 所以，目前面临的问题： CPU的计算能力，遵循摩尔定律，在持续增长，但整个计算机系统性能，并没有按这一增长比例增长，受困于： 1：计算机之间的互连及数据交换瓶颈。 2：大量的电力能耗 大型计算中心的主要能耗，主要是计算机服务器耗能，网络交换机能耗，IT设备及机房温度调节能耗，其中交换机的能耗，占到系统能耗的 40%以上。 3：其他因素 行业竞争分析: 为解决大型计算机系统性能提高上的瓶颈，网络互连技术的突破，是其中一个重要的切入点，而目前，业内一致认为，光互连技术，是计算机系统互连技术发展的主流方向。 光互联技术是目前高性能计算领域的前沿，许多公司都在着力研发。特别是自由空间光互连技术。 其他相关机构动态 美国一些比较著名的IT公司,如HP,INTEL，日本，韩国的著名IT 公司等,都比较关注这方面研究，都在开展这方面的技术研发。 一：惠普公司 惠普公司在加利福尼亚州帕洛阿尔托的中央研究实验室,正在研究计算机如何向基于光为主的互连方式转变，以彻底改变计算机的构建方式。 据美国物理学家组织网近日报道，美国惠普实验室基于计算机光互连的研究，采用光电混合的集成电路和元器件，开发超高速度和能耗极低的计算机，以彻底改变计算机的构建方式。 其中，一直专注于采用跨层、跨学科的方法开发计算机结构,以寻找下一代IT解决方案的研究员麦克拉伦说，“一个激动人心的时刻到了，因为这意味着一个行业的大转型，在10年间的许多方面，这项技术已被预示将一定会发展起来，最终在整个行业,会达成协议将其确立为一项必不可少的技术。以2017年至2019年为期限，我们将会采用光互连技术开发出相关的计算机设备“。 二：INTEL公司 Intel公司，作为美国主要IT 硬件生产厂家 ，则一直密切关注、跟踪该项技术。 三：国内各机构 而国内许多科研机构,包括科学院，大学，及著名IT及通讯企业，如北京邮电大学、深圳先进技术研究院、华为公司、华中科技大学、中科院理化所、中科院计算所、半导体所等，也都在紧密跟踪该项世界前沿热门技术，组织科研力量，做这方面的研究。但到目前为止，大多仅仅停留在理论研究阶段；还做不出比较实用的样机来.和国际先进水平相比，差距很大。 四：技术合作方 公司 由于技术合作方在该项技术领域的创新性，和相当一段时间内的唯一性，也由于其可能为业界带来的革命，2010年，被美国华尔街日报评为年度世界IT技术创新第一名。被认为是二十多年来，计算机互连领域的突破性技术成果。其它公司同类产品，在技术水平，指标和成熟性方面，还不能与其形成竞争关系。技术合作方公司的该项技术，在自由空间光互连技术领域，目前处于世界领先水平。和美国其他顶尖IT 公司类似技术相比，应该领先 5年以上。 技术价值与市场分析： 技术合作方 技术的价值所在，在于解决：通过互连的高性能，突破互连瓶颈及高能耗两大技术挑战。 一：计算机系统高可用性的实现： 1：众所周知,在并行处理系统中，各计算机节点之间达到”ALL to ALL”全互连,是计算系统中数据传输效率最高的一种方式。 2：当节点太多时,全互联是不现实的 但在需要直接互连的计算机数目比较多的情况下，用现有技术实现全互联，是比较有难度的。如： 两个节点之间实现全互联,需要一根传输线,3个节点全互联需要3根线,32个节点全互联需要近500根线.1000个节点全互联需要…….!！！。 3：交换机互连的现实性 而32个节点,如果用交换机实现互联，则只需要32根线。所以目前一般通过交换机，来实现计算机集群内，服务器之间的数据交换。 但计算节点之间通过交换方式传递数据，虽然减少了连接线路,但会带来比较高的数据传输延迟,并降低实际数据传输速率,并在整体上降低了系统的可用性。 4：系统的低可用性 据统计,计算机集群系统中,计算需要大量数据交换的典型应用,利用传统交换机的系统，可用性只有15%左右,计算效率很低。 5：低可用性主要原因 造成系统可用性低的主要原因,是计算中各节点之间利用交换机交换数据时,尤其是计算需要大量传输数据的应用时,由于大量使用交换机发送、接收数据,从而造成的严重数据传输拥挤和数据堵塞。 6：未来的主要挑战 归纳起来，业内普遍认为，未来在系统规模上的主要挑战,将不再是CMOS集成电路技术，而是处理器和内存之间, 芯片内和芯片间,以及计算机系统内部的数据移动技术。 7：芯片内和芯片间以及计算机内部，沿用金属导线作为连线的传统方式，已经成为约束计算机互连网络系统数据传输速率提升的瓶颈。 二：应对系统性能提高瓶颈的技术解决方案： 为了建造下一代超级大型计算机，科学家和工程师们，必须找到一种不需要耗费相当多能源，而可以准确无误执行大规模计算的方式。 为解决这一难题，科学家将微电子技术和光子技术结合起来，开发光电混合的集成电路。集成电路的工作速度，正遵循“摩尔定律”不断提高。光子是其中信号传输的主要载体，是发展大容量、高性能并行处理计算机系统和通信设备的必然途径。 通信瓶颈目前仍然是计算中的巨大障碍，但是像技术合作方 DBOI光学互连这样的创新解决方案，消除了对电线的需求，并改变了互连计算的规则。 该光互连技术方案的应用，可解决以下问题： 1：计算系统互连的瓶颈问题。 在互连系统中，由于光互连技术的应用，相当于实现了计算机间的全互连，在CPU 性能不变的情况下，由于计算机可用性的提高，计算机处理能力大幅度提高，相当于一台服务器，顶几台服务器用，而因此替换原来交换机的成本，可能会增加百分之几十，但却可能节省了百分之几百的购置新设备的费用。 2：高能耗问题。 利用光互连设备，和利用实现同样数量计算机互连的传统交换机相比，电力消耗大幅度降低。 3：减少场地占用。 同样接口数量指标的光互连设备，体积比传统交换机体积小很多。 以上第一点，减少了系统的直接成本，第二点，第三点，则减少了用户的直接使用成本。并由于大量节省电力消耗，在减少电费的情况下，贡献了巨额的节能减排指标数字。 三：市场前景 归纳起来，该技术： 1： 由于在技术上的绝对优势，利用该技术生产的以上设备，和传统设备比较，拥有非常好的性价比， 2：技术产品市场面很宽， 3：属国家政策扶持的新一代信息技术， 对国家IT 技术发展有战略意义。 4：绿色低碳产品。 技术实现方式:： 利用自由空间中光线的无线通信，推动了数据通信领域的进步，为当下不断变化的信息需求的无障碍处理带来了新的可能。 目前，科学家已经具备能够在硅基片上实现制造光互连元件的能力，如调制器、探测器、波导管和过滤器。基于光互连技术的构造在芯片内部,和芯片连接的应用上显现出巨大潜力，有望通过在极高能效下，提供超高的通信带宽以增强计算机的性能，从而成为将从实验室的技术转化成实际产品的推动力。 技术合作方 Corporation 利用其DBOI” Corowave”(TM) 专利技术，提供小型解决方案，这些解决方案具有无与伦比的系统级计算性能，并且具有对环境影响较小的特征。结合了 “Corowave 专利技术”的系统，利用一种获得专利的同步交互传播光学功能，显著减少了处理器间通信导致的内部数据瓶颈，以及系统设计中要考虑的内部带宽限制。 该直接广播光互连技术,正是从缓解计算节点间数据交换引发的拥挤和阻塞入手，推出了业内领先的互连技术。一般该技术在设备体现层面，主要有两种产品实现方式： 一：光互连刀片服务器。 技术合作方 公司已经开发出服务器样机，前期展示的名为“Beacon” 的服务器，使用多路Intel Xeon处理器。 该公司展示过16路的光互联服务器概念产品。该服务器的各个CPU之间，通过一套名为“Corowave”的镜片系统，使用激光进行数据传输。 “CoroWave“系统依靠光的独立传播特性开发，所有激光收发器置于一个平面上，每条发送的光线经过透镜发散、镜面反射和再一次透镜汇聚后，分散的激光照射在所有接收器上。相当于一颗CPU发出的数据，以广播形式一次性传输给了所有其他处理器，十分适合多路系统的协同计算。由于光的独立传播特性，每条光线在交叉后不会影响自己的传播。因此32个收发器可以在同一平面上同步运作，其工作原理，类似于目前PC上的HyperTransport总线。据技术合作方公司发言人称，目前他们可以制造出32个同步的收发器，每个拥有2.5Gb/s的带宽。 这是世界上首台使用光信号，进行处理器间互相通讯的服务器产品。 二：光互连模块组件。 利用光互连模块，实现服务器之间，存储器之间的互连，构成系统集群，并可实现集群之间的分层级互连。通过分层级互连，可将成千上万的IT设备连接起来。 在IT 应用领域，可有以下该类产品的开发和应用方式： 1：下一代万万亿次高性能计算机系统，一定需要这类光互连设备来构建系统。 2：开发新型服务器和网络存储设备。 行业内广泛应用的设备，如刀片服务器，网络存储系统中，利用该光互连模块，替代传统交换机，即便在CPU 性能不变的情况下，提高服务器的系统高可用性，也可提高数倍综合性能。 体现在： 产品的性价比大幅提高。 绿色节能，降低能耗。 系统体积减小。 3：对已有系统的升级改造。 将IT集群系统中原先使用的网络交换机，换成光互连产品设备，就可大幅提高系统性能，减低能耗。 特别强调一点，无论是利用该技术开发新产品，还是系统升级改造，都无需软件系统的变更。 技术专利关键点: 拥有专利的 技术合作方“ Corowave(TM)“ 互连系统，该产品使用多通道、传播光线在“自由空间”中传输数据，消除了对用作导管的光纤布线或铜布线的需求。光电接收器和激光发射器的结合使用，产生了多个同时运行的通道，可实现持续并行通信。承载数据的光束经过透镜发散，经镜面反射，在自由空间中交叉传输，再重新聚焦到接收器上。从而在多个连接（包括系统中所有的节点）中，实现了极为可靠的持续数据传输。从而在数据和性能密集型计算、通信和嵌入式系统应用中实现持续并行通信。 技术合作方 率先采用创新方法，将调制光用作高带宽导管，来替代传统的硬接总线技术。传统的硬接总线技术，阻碍了如今更加繁冗的数据在计算和通信系统中的流动。 主要几个关键技术点： 1：广播式激光数据发射和接收光学系统。 2：电子系统和光学系统之间的接口系统。 3：高带宽 4：高可靠性 5：多通道并行传输 6：无导线约束 7: 低耗能 项目的融资分析： 融资需求（需要融资的额度及用度以及计划）： 目前该公司DBOI的技术的状态: 产品样机已经研制出来，需要一定数额资金,将主要用于该技术产品进一步的产业化开发。 因此，项目融资分两部分进行： 1：产品产业化开发 本项目需要在中国寻找一个比较合适的，有一定影响力的合作伙伴,大致需投入1500万美金左右(实际需要金额需要具体估算),用于该技术产品进一步的产业化开发工作。 产业化研发工作以美方专家为主,在美国进行.中方可跟进.双方可按产品研发目标，制定产品研发时间表和具体产品研发操作模式.预计开发周期为十个月。可按产品开发进度，制定开发计划和用款计划。 投资方可采取滚动资金投入的方式，以降低投资风险。 2：产品生产和推广 产品产业化开发完成后，可在中国建立产品生产基地，为中国和世界其他地区提供产品。 该生产基地建设们需要的资金数额，需要根据实际情况，生产规模，基础条件，另作分析和评估。 项目合作方式： 目前,由于美国金融危机,美国许多企业面临资金短缺,给我们提供了一个介入美国高端技术公司核心技术的难得机会。 1:中国投资方获得该技术产品在大中国区生产,销售,专利使用等唯一许可权益. 2:美方有偿在大中国区以外，唯一享有产品产业化改进成果.(向中方缴纳权利金) 3: 中方以上投资回收前,无需向美方缴纳专利使用权利金. 4: 可在美方指导下,在中国建立该产品面向中国及世界的产品制造中心,可利用美方渠道面向全世界销售.（中心建设需要金额另计） 5: 在一定时间内,以优惠条件获取该美国公司一定比例的原始股份的权利. 参与该项目的意义： 1：该项技术对中国来说，是难得的核心技术.属当前国家大力扶持的新一代信息技术领域。多年来,中国IT公司还很少在IT产业链高端,参与运作.该公司在该技术领域,拥有数十项专利。 2：更重要的是，该技术方向是业内公认的主流发展方向，世界主要大IT 公司，都在重点关注的方向之一，市场应用前景非常广泛。 3：参与该技术产品的研发，对于我们将来占领该领域技术制高点，吸收消化国外先进技术，具有重大战略意义。目前,国内业界还不能突破该技术难点。 4：如果该合作项目启动，投资企业将成为参与世界上第一个实用型光互连服务器研制的中国企业。 注： 1：技术指标及参数说明等其他文档，可在适当时机提供给投资方。 2：更多的技术说明及合作细节，可在投资方赴美国考察时，具体探讨。