IBM beschleunigt Big Data mit Laser-Chip

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IBM hat erstmalig Laser-Bauteile mit klassischen, elektronischen Schaltkreisen in einem Standard-Fertigungsverfahren mit 90 Nanometern Strukturbreite integriert. Der Chip mit sogenannter «CMOS integrierter Silizium-Nanophotonik» sendet 25 Gigabit pro Sekunde auf einem einzigen Kanal.

Die zukünftige Informationsautobahn übermittelt optische Hochgeschwindigkeitssignale mit den blauen optische Wellenleitern und elektrische Hochgeschwindigkeitssignale mit den gelben Kupferdrähten. (pd)

«Wir haben einen technischen Durchbruch erreicht als Ergebnis einer ganzen Forschungsdekade. Jetzt können wir die Technologie in einen realen Produktionsprozess überführen», sagt John E. Kelly, Senior Vice President und Director von IBM Research. Dies werde helfen, ein wesentliches Problem der Branche zu beheben. «Wenn Sie heute eine Google-Suche starten, dann geschieht das in einem grossen Rechenzentrum, nicht in einem einzelnen Chip. Die Daten sind hier und dort zu finden, und sie erfordern die Vermittlung über schnelle Verbindungsknoten.», ergänzt IBM-Forscher Solomon Assefa. Silizium-Nanophotonik verspricht eine schnellere, günstigere und energieeffizientere Lösung. «Wir haben es auf der kleinsten Ebene gebaut, auf der diese Komponenten Licht leiten können», sagt Assefa.

Schnell, effizient und wirtschaftlicher als bisherige Chips

Ein Schnitt durch den Chip zeigt dessen groben Aufbau, um die Datenlasten der Zukunft zu verarbeiten. Rot ist der Fotodetektor und Bau der Modulator. (pd)

Die Nanophotonik-Abteilung von IBM hatte die Technik bereits 2010 in Grundzügen vorgestellt und kommt einem kommerziellen Produktion deutlich näher, auch wenn die Fertigungstechnik erheblich hinter dem aktuellen Stand von 22 Nanometern zurückliegt, wie bei Intels 2012er-Prozessorengeneration «Ivy Bridge». Gemäss Assefa wird die Technik in wenigen Jahren für Kunden verfügbar sein.

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Das die Idee funktioniert ist seit diesem Jahr erwiesen. Nun hat IBM die Architektur in eine 90-Nanometer-Fertigungsverfahren in CMOS integriert. Damit funktionieren Laserkomponenten wie «Wavelength Division Multiplexer» (WDM), Modulatoren und Foto-Detektoren neben einem CMOS-Schaltkreis. Künftige optische Transceiver für die Kommunikation können somit in einer herkömmlichen Halbleiter-Fabrik zu günstigen Preisen hergestellt werden.

Die CMOS-Nanophotonics-Transceiver übertreffen 25 Gigabit pro Sekunde und Kanal. Die neue Technik ermöglicht mittels WDM mehrere optische Datenströme parallel in einem Glasfaserkabel. So können Terabytes an Daten in Sekunden und auch über grosse Strecken übermittelt werden.

(Marco Rohner)

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