News : IBM bringt Chips zum Leuchten

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IBM hat auf dem Gebiet der Inter- und Intra-Chip-Kommunikation einen weiteren Meilenstein auf dem Weg zur Ablösung von Kupferdrähten erreicht. Die Zukunft sieht der Chipriese in winzigen Siliziumschaltungen, die mit Lichtpulsen Daten energieeffizient und mit hoher Bandbreite übertragen können.

Forscher des Unternehmens haben mit einem sogenannten nanophotonischen Lawinen-Photodetektor den letzten Baustein für IBMs „Nanophotonik-Toolbox“ vorgestellt, mit der sich optische Verbindungen auf Chips realisieren lassen. Bereits Ende 2006 zeigte IBM einen Baustein zum Verlangsamen des Lichtflusses auf einem Siliziumchip. Im Dezember 2007 folgte ein elektro-optischer Mach-Zehnder-Modulator aus Silizium, der elektrische Signale in Lichtpulse umwandelt. Im März 2008 folgte ein nanophotonischer Schalter. Da der nun vorgestellte Detektor aus Silizium und Germanium besteht und mit Standardprozessen der Halbleitertechnik hergestellt wurde, stellt es im Prinzip kein Problem dar, tausende davon zusammen mit Transistoren auf einem Chip zu verbauen. Der Detektor ist laut IBM der schnellste seiner Art und empfängt Daten mit bis zu 40 Gbit/s, wobei die Signale durch den Lawineneffekt im Germanium um den Faktor zehn verstärkt werden. Die benötigte Spannung liegt mit 1,5 Volt vergleichsweise niedrig, bisher gezeigte Lawinendetektoren benötigten mit 20 bis 30 Volt deutlich mehr.

Schematische Zeichnung eines Chips mit optischem Netzwerk
Schematische Zeichnung eines Chips mit optischem Netzwerk

Der Multiplikationseffekt findet innerhalb von ein paar zehn Nanometern statt, wodurch die durch den Lawineneffekt verursachte Störanfälligkeit verglichen mit herkömmlichen Lawinendetektoren um 50 bis 70 Prozent geringer ausfallen soll. Ein Lichtpuls löst dabei beim Auftreffen zunächst nur ein paar Ladungsträger, die dann aber weitere Ladungsträger lösen, bis das Signal schließlich um ein Vielfaches verstärkt ist. Weitere Informationen zu dem von IBMs Watson Research Center geleiteten Projekt gibt es auf der Seite des Unternehmens.

YouTube-Video: IBM Researchers Create Device Which Uses Light for Communication Between Computer Chips