Forschung:
Opto-Chip von Intel ersetzt Kupferschaltkreise

von Bernd Reder (bernd.reder@networkcomputing.de)

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29.07.2010

Das Testexemplar eines Chips, der Daten auf optischem Weg überträgt, hat Intel vorgestellt. Der IC arbietet mit enem integrierten Laser und schafft Datenraten von bis zu 50 GBit/s.

Den weltweit ersten Halbleiterbaustein mit einer optischen Datenverbindung auf Basis von Silzium hat Intel [1] entwickelt. In den IC hat der Hersteller einen hybriden Silizium-Laser integriert.

Der Versuchschip überträgt nach Angaben von Intel Daten mit einer Geschwindigkeit von 50 GBit/s. Ziel der Forscher ist es, noch höhere Geschwindigkeiten zu erreichen.

Intels Opto-Chip verwendet statt Kupferleitungen Lichtwellenleiter.

Die optische Übertragungstechnologie soll das herkömmliche Verfahren ersetzen. Die Komponenten eines Computers sind heute über Kupferkabel oder -verbindungen bahnen auf Leiterplatten miteinander verbunden. Durch die Signalvrschlechterung, die Metalle wie Kupfer bei der Übertragung von Daten mit sich bringen, ist allerdings die Länge dieser Verbindungen begrenzt.

Rechner über mehrere Gebäude verteilen

Dies führt dazu, dass Prozessoren, Speicher und andere Komponenten nur wenige Zentimeter voneinander entfernt platziert werden müssen. Das soll mithilfe des neuen Verfahrens anders werden. Die Verbindungen zwischen den Kernelementen eines Rechners werden dann durch extrem dünne und leichte optische Glasfasern miteinander gekoppelt.

Nach Angaben der Forscher von Intel ist es vorstellbar, dass die Komponenten künftiger Rechenzentren oder Supercomputer über ein ganzes Gebäude oder sogar einen Campus verteilt werden. Damit könnten etwa Suchmaschinen-Betreiber, Cloud-Computing-Anbieter oder Finanzdienstleister in ihren Rechenzentren eine höhere Rechenleistung bieten und gleichzeitig die Kosten für Energie und Rechenzentrumsraum sparen.

Bündelung von vier Lichtstrahlen

Der 50-GBit/s-Chip ähnelt einem »Konzept-Fahrzeug«, mit dem die Forscher Technologien entwickeln können, die den Transfer von Daten über Lichtstrahlen und Silizium zu niedrigen Kosten ermöglichen. Obwohl einige Anwendungen wie etwa im Bereich Telekommunikation bereits Laser verwenden, sind diese Technologien zu teuer und zu unhandlich für die Nutzung in PCs.

Der Sender-Chip des Prototypen besteht aus vier Lasern, deren Lichtstrahlen in einen optischen Modulator gelangen, der die Daten dort mit 12,5 GBit/s kodiert. Die vier Lichtstrahlen werden dann gebündelt und auf einem einzigen Lichtwellenleiter mit einer Datenrate von 50 GBit/s ausgesandt.

Am anderen Ende der Verbindung trennt der Empfänger-Chip die vier optischen Strahlen und leitet sie in Photodetektoren, welche die Daten wieder in elektrische Signale umwandeln. Beide Chips werden mithilfe kostengünstiger Verfahren hergestellt, die aus der Halbleiter-Industrie bekannt sind.

Intel Forscher arbeiten bereits daran, die Datenrate durch Skalieren der Modulator-Geschwindigkeit und eine Erhöhung der Anzahl von Lasern pro Chip zu steigern. Dies soll den Weg für künftige optische Verbindungen im Terabit/s-Bereich ebnen. Solche Datenraten wären hoch genug, um die gesamten Daten eines Notebooks in einer Sekunde zu übermitteln.

Wann Intel das Verfahren in der Praxis einsetzen wird, steht noch nicht fest.

[1] http://www.intel.de/