Silicon Photonics – gedruckte Chips und Rechnen mit Licht

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Rechnen, Speichern und Ein-/Ausgabe räumlich trennen

Intel und andere Silicon-Photonics-Anbietern wollen, so Jeff Demain Business Development Director Silicon Photonics Solutions Group, durch Disaggregation der diversen Server-Komponenten vollkommen neue, räumlich verteilte Server-Designs und anders strukturierte Rechenzentren ermöglichen. Müssen sich Rechenkern, Arbeitsspeicher und Ein-/Ausgabemodule sich nicht mehr im selben Schrank, ja nicht einmal mehr im selben Raum oder Gebäude befinden, lassen sich zum Beispiel Abwärmeprobleme einfacher lösen.

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Zudem erzeugt Licht ganz grundsätzlich weniger Hitze als der Elektronentransport in Kupfer. Der Kabelwirrwarr in und zwischen Schränken entfällt wegen der gewaltigen Übertragungskapazitäten jeder einzelnen Faser und mehrkanaligen Sender/Empfänger-Bauelementen.

Schnittstellen, Arbeitsspeicher oder Prozessortechnologien könnten bei Aufkommen einer neuen Technologiegeneration separat voneinander ausgetauscht werden. Die Fertigung könnte voll automatisiert auf denselben oder geringfügig veränderten Herstellungs- und Testlinien erfolgen wie heute die Herstellung konventioneller CMOS-Chips.

Die schnelleren Chips sind auch noch preisgünstiger in der Produktion

Die von Intel für den optischen Teil verwendeten automatischen Testsysteme arbeiten berührungslos mit Licht. Fehler an optischen Komponenten des Chips lassen sich damit schon auf dem Wafer feststellen. Neue Baureihen per Software-Update initiieren.

Handarbeit beim Bau von Switchen, Routern und anderem Kommunikationsequipment wird wahrscheinlich mit der Verbreitung dieser Technologie erheblich an Bedeutung verlieren, Kupfer, große Mengen an anderen Materialien würden eingespart, Energie, absolut gemessen, wahrscheinlich nicht. Dieselbe Menge davon würde aber immerhin erheblich mehr Daten transportieren.

Auch im Consumer-Bereich wären mit integrierten Silicon-Photonics-Komponenten beispielsweise qualitativ bessere Fernsehstandards oder vollkommen neue Dienste denkbar. Im Gegensatz zu Kupfer steht Silizium in ausreichenden Mengen zur Verfügung und ist nicht sehr preissensibel, insgesamt dürfte die Technologie also die IT-Kosten auf Dauer erheblich senken.

Zudem werden die Miniaturkomponenten die Systeme schrumpfen lassen. Selbst die Messtechnik ließe sich radikal verbessern: Es gibt Konzepte für Chips, die hochsensible optische Sensoren mit Logikfunktionen für Auswertung und Steuerung der vermessenen Komponenten kombinieren.

Dass die CMOS-Fertigung von hybriden Silicon-Photonics-Bauelementen auf seinen Produktionslinien funktioniert, hat Intel bereits bewiesen, wo man ein Hybridelement für die Erzeugung und das Senden eines 50-GBit/s-Datenstroms als Summe vierer 12,5-GBit/s-Kanäle in Stückzahlen auf angepassten Chipfertigungslinien herstellt und testet (siehe: Video „Silicon Photonics Circuit Creation“).

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