Noch im IBM-Labor: Neue Generation optischer Transceiver Optischer Chip überträgt 1 Terabit pro Sekunde

Auf der CeBIT 2012 konnte man ihn sehen: den Prototyp eines parallel verarbeitenden optischen Transceiver-Chipsets, das in der Lage ist, ein Terabit – eine Billion Bits pro Sekunde – zu übertragen.

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Mit „Holey Optochip“ bezeichnet IBM diese Technologie, die diese enorme Leistungssteigerung in der optischen Datenübertragung für Computersysteme erzielt. Das Modul misst gerade einmal 5,2 mm x 5,8 mm.

Es handelt sich um eine achtmal höhere Bandbreite als mit heutigen Komponenten möglich ist. Unter Beweis gestellt hat IBM die Leistung kürzlich auf der „Optical Fiber Communication Conference“ in Los Angeles. Die demonstrierte Übertragungsleistung entspricht in etwa der Datenmenge von 500 High-Definition-Filmen, die in einer Sekunde übertragen werden.

Laut IBM ist die Technik ein Durchbruch. Er eröffne eine neue Dimension in der Leistungsfähigkeit der Datenübertragung, die den Zugriff und die Verteilung von Informationen im Business- und Hochleistungs-Computing, in der Unterhaltungselektronik und der Kommunikationbranche weiter verändern wird.

Chip liest komplette Bibliothek in einer Stunde

IBM-Forscher Clint Schow, Mitglied des Teams am IBM T.J. Watson Research Center in den U.S.A., das den Transceiver-Prototypen entwickelt haben „Das Erreichen der ´Terabit-pro-Sekunde-Schwelle` stellt einen Meilenstein in der Entwicklung von optischen Chipsets dar und ist wegweisend für die Datenverarbeitung in der Ära von Big Data.“

Die Übertragungsgeschwindigkeit von einem Holey-Optochip-Transceiver entspricht der aggregierten Bandbreite von 100.000 Benutzern mit einem heute typischen 10 Megabit-High-Speed-Internet-Zugang. Mit dieser Leistungsfähigkeit könnte das gesamte Web-Archiv der amerikanischen Nationalbibliothek Library of Congress, das 285 Terabytes umfasst (Stand Januar 2012), in nur etwa einer Stunde heruntergeladen werden.

Die Technik im Chip

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Der Holey Optochip besteht aus einem einzelnen, in 90-Nanometer CMOS-Technologie gefertigten Silizium-Transceiver mit je 24 integrierten Sende- und Empfänger-Schaltkreisen. Dank eines neuartigen Verfahrens wurden 48 „Löcher“ für die Empfänger- und Sendekanäle als so genannte „optische Vias“ eingebracht. Diese erlauben die Leistungsfähigkeit des Chips.

2x12 Standard-850-nm-VCSEL- und Photodioden-Arrays befinden sich auf der Rückseite des Optochips. Zudem kann das Optomodul durch ein effizientes System von Mikrolinsen direkt mit herkömmlichen Verfahren an eine 48-Kanal-Multimode-Glasfaser-Verbindung angekoppelt werden.

Genügsam beim Strombedarf

Auch in punkto Energieverbrauch setzt der Optochip neue Massstäbe: Das Modul verbraucht gerade einmal fünf Watt, sprich: Die Energie-Aufnahme von 20 Chips entspricht gerade einmal der einer 100 Watt Glühbirne.

Schow sagt: „Durch Innovationen im Packaging und beim Design von Schaltkreisen konnten wir auf ein neues Level an Integration, Energie-Effizienz und Leistungsfähigkeit der optischen Komponenten hinarbeiten.“

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