Intel baut 50-GBit-Netzwerk aus Silizium und Glasfaser

Auf den verwendeten Chips sind Laser und Detektoren integriert. Durch die Glasfaserverbindung kann das System Daten über weitere Strecken übertragen als mit einer Kupferverbindung. Das macht neue Designs für Server und Rechenzentren möglich.

Intel hat nach eigenen Aussagen den weltweit ersten Prototyp eines Hochgeschwindigkeits-Glasfasersystems vorgestellt, das Silizium-Chips mit integrierten Lasern und Detektoren verwendet. Das System kann laut Intel Daten mit einer Geschwindigkeit von bis zu 50 Gigabit pro Sekunde über eine Glasfaserleitung übertragen. Damit wäre die Datenübertragung bedeutend schneller als über die heutigen Kupferverbindungen. Intel-Forscher halten in der Zukunft Datenraten von einem Terabit pro Sekunde und mehr für möglich.

Anders als bei anderen optischen Systemen gebe es bei dem Intel-Prototyp keine eigenen Komponenten, um Licht zu erzeugen und zu empfangen. Alles sei bei den verwendeten Chips in demselben Silizium-Substrat integriert, das auch die anderen Komponenten enthalte. Dadurch könne man bei der Herstellung alles gleichzeitig auf demselben Die produzieren.

Das vorgestellte System besteht aus vier Lasern, die Lichtstrahlen in unterschiedlicher Wellenlänge aussenden. Sie werden gebündelt und über einen einzigen Lichtwellenleiter mit einer Datenrate von 50 Gigabit pro Sekunde ausgesandt. Am anderen Ende der Verbindung spaltet der Empfänger die vier Strahlen wieder auf und leitet sie zu Photodetektoren, welche die Daten wieder in elektrische Signale umwandeln.

Da Silizium für Licht im Infrarotbereich durchlässig ist, kann man einzelne Teile eines Chips als Wellenleiter, Spiegel, Prismen oder andere optische Komponenten verwenden. Das Laserlicht der hybriden Silizium-Laser kann man durch verschiedene Rastermuster auf dem Chip nach Wunsch einstellen. Beim Bonden während der Produktion kann man in einem einzigen Arbeitsgang Tausende Laser herstellen, die auf verschiedene Frequenzen eingestellt sind. Die Qualität des produzierten Lichts ist nach Angaben von Intel gut.

Mario Paniccia, Direktor des Intel Photonics Technology Lab, sagt, dass es bei zukünftigen Entwicklungen nur darum gehe, die Anzahl der Laser pro Chip und die Geschwindigkeit der Laser zu erhöhen. „Wir haben bereits gezeigt, dass die meisten unserer Technologien mit 40 Gigabit pro Sekunde funktionieren. Das können wir bis auf 25 Laser erweitern. Das ist dann ein Terabit pro Sekunde.“

Dank Glasfaserverbindungen kann man Daten über größere Strecken übertragen als mit einer Kupferverbindung. Dadurch könnte sich der Aufbau von Rechnersystemen und ganzen Rechenzentren verändern. Paniccia: „Wie können wir Computer anders konstruieren, wenn wir nicht alles so eng zusammenpacken müssen? Wir könnten zum Beispiel wesentlich effizienter kühlen, wir könnten die CPU vom Speicher trennen, die Performance erhöhen und die Kosten für ein System senken. Auf diesem Weg werden wir nicht nur das Design von PC- und Server-System revolutionieren, sondern auch die Anlage von Rechenzentren und das Cloud-Computing.“

Der 50-GBit/s-Prototyp ist das Ergebnis mehrjähriger Forschung auf dem Gebiet der Silizium-Photonik. Den ersten hybriden Silizium-Laser hat Intel 2006 in Zusammenarbeit mit der University of California in Santa Barbara entwickelt. 2007 wurden Hochgeschwindigkeits-Photodetektoren und optische Modulatoren vorgestellt.

Prototyp eines Hochgeschwindigkeits-Glasfasersystems (Bild: Intel)
Prototyp eines Hochgeschwindigkeits-Glasfasersystems (Bild: Intel)

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