Silicon Photonics – gedruckte Chips und Rechnen mit Licht

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So soll es funktionieren: Licht auf einem Chip erzeugen und übertragen

Silicon Photonics will alle diese Probleme auf einmal lösen. Dabei werden optische Elemente zur Erzeugung und Übertragung von Photonen, also Licht, mit konventionellen elektronischen Komponenten in einem einzigen Silizium-Bauelement integriert, das wie in der Mikroelektronik üblich mehrfach auf einem Silizium-Wafer abgebildet wird.

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Die Photonenerzeugung auf dem Chip erfolgt mit Hilfe von Materialien wie Indiumphosphat oder Siliziumnitrid. Das sind Halbleiter, deren Anordnung bewirkt, dass bei anliegendem Strom ständig Photonen, vulgo: Licht, freigesetzt werden, die sodann in einen Silizium-Lichtleiter direkt unter dieser Anordnung wandern, der sie abtransportiert.

Zu den führenden Playern im neu entstehenden Silicon-Photonics-Markt gehört Firmen wie Intel und Partner Corning. Corning hat mit „Clear Curve“ gerade einen neuen Kabeltyp für die Intra-Rack-Vernetzung mit extrem engem Biegeradius (7,5 Millimeter) und verringerter Ablenkung des Lichtstrahls vorgestellt. Damit lassen sich längere Strecken, bis zu zwei Kilometer, überbrücken.

Mehrere Kabelkerne pro Faser

Dazu kommt der neue optische Stecker „MXC“, der für fehlerfreie Übertragung jeden der 64 Laserstrahlen auf die vierfache Breite aufbläst, bevor er an die andere Steckerseite übertragen wird. Er unterstützt bis zu 1,6 Terabit pro Sekunde Daten pro Kabel. Die Entwicklung geht hin zu mehreren Kabelkernen pro Faser, so dass sich die Übertragungsleistung jeder Faser vervielfacht.

Gearbeitet wird auch an 3D-Chipdesigns, bei denen eine Rechen, eine Speicher- und eine optische Übertragungsschicht überlagert werden. Die optische Übertragungsschicht ersetzt dabei die bisher notwendigen Kupfer-Leiterbahnen und wird als oberste Schicht aufgebracht - um genau zu sein, werden die Chips gedruckt.

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