Hiện nay, yêu cầu về lưu lượng dữ liệu đang tăng lên do các ứng dụng ngày càng
đòi hỏi lượng dữ liệu lớn như các ứng dụng video chất lượng cao, các dịch vụ lưu trữ
dữ liệu trực tuyến mở rộng, sự gia tăng của mạng xã hội và điện toán đám mây [1].
Trong các hệ thống tính toán hiệu năng cao và các trung tâm dữ liệu, các kết nối giữa
board-to-board (bo mạch đến bo mạch), rack-to-rack (giá đỡ đến giá đỡ) và on-chip
cần xử lý và truyền dẫn dữ liệu tốc độ cao mà đến nay giới hạn điện tử không đáp ứng
được. Đặc biệt với sự phát triển của công nghệ quang tử, các kết nối quang trực tiếp
đến nhà thuê bao, nhu cầu về tính toán, xử lý dữ liệu trong miền quang là hết sức cần
thiết [2]. Các giải pháp tập trung vào truyền dẫn quang giữa các kết nối trên chip và
giữa các server, board-to-board và rack-to-rack sử dụng điều chế bậc cao phù hợp để
cân bằng giữa công suất tiêu thụ và băng thông; xử lý dữ liệu tốc độ cao trên chip sử
dụng các cổng logic, các bộ đệm và trễ trong miền quang. Nghiên cứu của Luận án tập
trung giải quyết các vấn đề nêu trên trong một kiến trúc tổng thể của hệ thống kết nối,
xử lý dữ liệu quang trong các hệ thống trung tâm dữ liệu và tính toán quang. Lấy ví dụ
cấu trúc hệ thống kết nối giữa các board, rack và on-chip, các bộ chuyển mạch tốc độ
cao được thực hiện trong miền quang đang được phát triển tại Trường Đại học
Columbia, Hoa Kỳ được chỉ ra ở Hình 1 dưới đây [3].
Để giải quyết vấn đề nghẽn trong miền điện, ngoài yêu cầu cần xử lý dữ liệu tốc
độ cao, băng thông truyền dẫn tại giao diện giữa người dùng và các trung tâm dữ liệu
thì cần phải xử lý dữ liệu tốc độ cao tại giao diện giữa các trung tâm dữ liệu DCN (Data
Center Networks) với các máy chủ để đảm bảo băng thông và tốc độ cao. Điều này sẽ
buộc phải tìm giải pháp để nâng cao năng lực tính toán, xử lý dữ liệu cho các trung tâm
dữ liệu. Một trong các giải pháp là phải thay thế các kết nối, xử lý dữ liệu trong miền
điện bằng các kết nối và xử lý dữ liệu trong miền quang tại tại các kết nối, xử lý dữ
liệu trên chip, từ chip này sang chip khác, từ bo mạch này sang bo mạch khác, từ rack
tới rack và từ trung tâm dữ liệu đến truyền dẫn giữa trung tâm dữ liệu khác.