Forscher zeigen mögliche Produktionsverfahren

Kommen bald Photonik-PCs?

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Forscher der University of Colorado schrauben am PC von morgen. Bei ihrer Arbeit an sogenannten Photonik-PCs ist ihnen nun ein Durchbruch gelungen, der die Hightech-Computer der nächsten Generation in greifbare Nähe rücken lässt.

Was wäre, wenn die Kommunikation zwischen CPU und etwa dem Arbeitsspeicher mit Licht statt über elektrische Signale ablaufen könnte? Die Antwort ist eigentlich simpel: Sehr hohe Datenübertragungsraten auf kleiner Fläche wären möglich. Was nach Science-Fiction klingt, ist zwar noch nicht ganz marktreif, aber doch schon mehr Wissenschaft als Fiktion. Forscher der University of Colorado sind davon überzeugt, dass Computer in naher Zukunft nicht mehr mit elektrischen Signalen, sondern mit Photonen, also mit Lichtteilchen arbeiten werden.

Einem Bericht von Pressetext zufolge gelang es den Ingenieuren um Forscher Mark Wade, photonische Bauelemente mit standardisierten Chip-Produktionsverfahren herzustellen. Das Team nutzte zur Herstellung zweier neuer Bauelemente – einen Modulator und einen abstimmbaren Filter – IBMs Standard-CMOS-Prozess. Die hergestellten Elemente sind offenbar genauso energieeffizient wie die besten Photonik-Bauelemente.

Zehnfach höhere Energieeffizienz

Dadurch, dass es dem Forscherteam nun gelang, die nötigen Module mit CMOS-Prozessen zu fertigen, müssen Chipdesigner nicht Spezialisten im Bereich der Photonik-Bauelemente sein. Das könnte die Kommerzialisierung der Technologie erheblich beschleunigen.

Durch die Photonik-Module können sich unterschiedliche optische Signale die gleiche optische Leitung teilen. Nach Ansicht der Forscher könnte dadurch die Bandbreitendichte und somit die Energieeffizienz der Chip-zu-Chip-Kommunikation mindestens um das Zehnfache gesteigert werden. Mit elektrischen Signalen sei das nicht möglich.

Auch andernorts wird am optischen Computer geforscht

Die beiden Module, die die Forscher entwickelten, sind wichtige Komponenten für die Verbindung zwischen einer CPU und dem zugeordneten Speicher. Der Modulator setzt dabei elektrische Signale in optische Signale um. Der abstimmbare Filter kann dann die Lichtsignale mit einer bestimmten Frequenz aus einer Reihe von Frequenzen herausfiltern. Dabei kann jede Frequenz Daten übertragen. Mithilfe eines Fotodetektors kann der Filter die optischen Signale wieder in elektrische Signale umwandeln.

Während auch an anderen Hochschulen, wie etwa der TU Wien, an optischen Computern geforscht wird, zählen Mark Wade und sein Team wohl zu den ersten, die Photonik-Elemente in einem Standard-Produktionsverfahren herstellen konnten. "Soweit wir es wissen, sind wir die ersten, denen es gelungen ist, Silizium-Photonik in einen CMOS-Prozess zu integrieren und eine derartig gute Energieeffizient zu erzielen", sagt Wade. Am Projekt waren auch Wissenschaftler vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der University of California beteiligt.

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