Meilenstein bei Computerdesigns

Mit dem Prototypen eines weltweit ersten Chips mit Silizium-basierter optischer Datenverbindung und integriertem Laser hat Intel einen weiteren Schritt auf dem Weg zum Computer der Zukunft zurückgelegt. Dieser Chip stellt einen wichtigen Fortschritt in der Forschung dar, künftig Lichtstrahlen statt Elektronen zum Datentransport im und rund um den Computer einzusetzen. Durch diese Technologie erfolgt der Datentransfer auch über längere Distanzen um ein Vielfaches schneller als bei der heutigen Kupfer-Technologie. Bis zu 50 GBit Daten lassen sich damit pro Sekunde übertragen, was einem einem kompletten Film in HD-Qualität entspricht. 
 

Die Komponenten eines Computers sind heute über Kupferkabel oder -bahnen auf Leiterplatten miteinander verbunden. Durch die Signal-Dämpfung, die Metalle wie Kupfer bei der Übertragung von Daten verursachen, ist allerdings die Länge dieser Verbindungen begrenzt. Dies limitiert die Möglichkeiten von Computerdesigns und führt dazu, dass Prozessoren, Speicher und andere Komponenten aug engstem Raum platziert werden müssen. Mit der neuen Technologie ist es möglich, diese Verbindungen durch extrem dünne und leichte optische Glasfasern zu ersetzen, die mehr Daten über größere Entfernungen übertragen. Damit verändert sich die Art und Weise, wie Computer und Rechenzentren der Zukunft gebaut werden.

  
So wäre es beispielsweise denkbar, dass die Komponenten künftiger Rechenzentren oder Supercomputer über ein ganzes Gebäude oder sogar einen Campus verteilt sind und miteinander in hoher Geschwindigkeit kommunizieren – im Gegensatz zur beschränkten Reichweite und begrenzten Kapazität von schweren Kupferkabeln. Damit könnten etwa Suchmaschinen-Betreiber, Cloud-Computing-Anbieter oder Finanzdienstleister in ihren Rechenzentren die Leistung und ihr Potenzial enorm steigern sowie signifikant Energie- und Raumkosten sparen.

 
Justin Rattner, Intel Chief Technology Officer und Director der Intel Labs, zeigte die Silizium-Photonik-Verbindung auf der Integrated Photonics Research Konferenz in Monterey, Kalifornien. Der 50-GBit/s-Chip ist ein Konzept-Entwurf, mit dem die Intel-Entwickler Ideen testen und 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, um Informationen zu übertragen sind diese aktuellen Technologien zu teuer und zu unhandlich für die Nutzung in PCs. Der 50-GBit/s-Prototyp ist das Ergebnis eines mehrjährigen Forschungsvorhabens zum Thema Silizium-Photonik. Er besteht aus einem Silizium-Sender und einem Empfänger-Chip, die beide alle notwendigen Bausteine integrieren. Dazu gehören der hybride Silizium-Laser, den Intel 2006 in Zusammenarbeit mit der University of California in Santa Barbara entwickelt hat, sowie die im Jahr 2007 vorgestellten Hochgeschwindigkeits-Photodetektoren und optischen Modulatoren.

 
Der Sender-Chip besteht aus vier solchen 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 sind mit kostengünstigen Verfahren hergestellt, die aus der Halbleiter-Industrie bekannt sind. Intel-Entwickler arbeiten bereits daran, die Datenrate durch Skalieren der Modulator-Geschwindigkeit und eine Erhöhung der Anzahl von Lasern pro Chip zu steigern. Dies bereitet den Weg für künftige optische Verbindungen im Terabit/s-Bereich. Solche Datenraten wären schnell genug, um die gesamten Daten eines typischen Notebooks in einer Sekunde zu übermitteln.

 
>> Hier geht es direkt zur Intel-Website