Silizium-Laser verknüpft Prozessorkerne in Hochgeschwindigkeit

Forscher von Intel und der University of California, Santa Barbara (UCSB), haben den ersten siliziumbasierten Hybridlaser der Welt entwickelt. Durch den Einsatz optischer Lichtwellenleiter-Technologie innerhalb der Rechner-Architektur werden extrem schnelle Datenübertragungen möglich. Zukünftig wird beispielsweise die Kommunikation mehrerer Prozessorkerne vom Einsatz derartiger technologischer Lösungen abhängig sein. Die jüngste Entwicklung werteten die Intel-Verantwortlichen als Durchbruch in der Silizium-Photonik, die ein neues Zeitalter für besonders leistungsfähige Anwendungen einläute.

„Mit dem hybriden Silizium-Laser sind kostengünstige optische Datenleitungen im Terabit-Bereich erstmals auch im Innern zukünftiger Computer möglich“, erklärt Intel-Deutschland-Pressesprecher Hans-Jürgen Werner. Gelungen ist dies durch die Verknüpfung einer lichterzeugenden Indium-Phosphid-Schicht mit einem Silizium-Hohlleiter, der zur Aufnahme und Kontrolle des gebündelten Laserlichtstrahls eingesetzt wird. Als Schlüssel zum Erfolg diente dabei die Entwicklung einer durchsichtigen Oxidschicht, die als eine Art Glas-Klebstoff („glass-glue“) die beiden Materialien in einem Chip verschmelzen lässt.

Der Einsatz von Silizium-Produktionstechniken gilt als wesentlicher Schritt, um die günstige Massenherstellung von Photonik-Komponenten für Computer- und Rechenzentren-Architekturen zu gewährleisten. Das Ziel, Photonik und Silizium auf Basis von Standardprozessen der Silizium-Herstellung zu kombinieren, verfolgt Intel mit unterschiedlichen Kooperationspartnern bereits seit Jahren. So präsentierten Intel-Forscher im Jahr 2004 einen Silizium-basierten optischen Modulator mit einer Bandbreite von mehr als einem GHz. 2005 wiederum gelang es den Forschern nachzuweisen, dass Silizium in der Lage ist, Licht nicht nur zu leiten, aufzuspüren und zu modulieren sondern auch zu verstärken. Diese Erkenntnis machten sich die Wissenschaftler beim neuen Laserhybrid zunutze.

Intel ist überzeugt, dass ein einzelner Silizium-Chip mit dutzenden oder gar hunderten hybriden Laserbauteilen ausgestattet werden kann. Damit sollen Datenraten von insgesamt einem Terabit pro Sekunde pro integriertem Silizium-Chip möglich werden. Neben der Anwendung innerhalb eines Rechners könnte die Technologie auch für die Kommunikation von Prozessorplatten oder Großrechnern zum Einsatz kommen. Als Zeitplan zur praktischen Umsetzung der Technologie nannte Intel zwischen fünf bis zehn Jahre.