IBM: Neues optisches Chipset mit Rekord-Übertragungsrate

IBM optisches Chipset

Mikroskop-Aufnahme des «Holey Optochips».

Los Angeles – Auf der diesjährigen Optical Fiber Communication Conference stellen IBM Forscher den Prototyp eines parallel verarbeitenden optischen Transceiver-Chipsets vor, das in der Lage ist, ein Terabit – eine Billion Bits pro Sekunde – zu übertragen. Dies entspricht in etwa der Datenmenge von 500 High-Definition-Filmen, die in einer Sekunde übertragen werden. Das als „Holey Optochip“ bezeichnete Modul misst gerade einmal 5,2 mm x 5,8 mm und ist rund achtmal schneller als heute verfügbare parallele optische Komponenten.

Dieser Durchbruch eröffnet eine neue Dimension in der Leistungsfähigkeit der Datenübertragung, die den Zugriff und die Verteilung von Informationen im Business- und Hochleistungs-Computing, in der Unterhaltungselektronik und der Kommunikationbranche weiter verändern wird. Die Übertragungsgeschwindigkeit von einem Holey-Optochip-Transceiver entspricht der aggregierten Bandbreite von 100’000 Benutzern mit einem heute typischen 10 Mbit/s High-Speed-Internetzugang. Mit dieser Leistungsfähigkeit könnte das gesamte Webarchiv der amerikanischen Nationalbibliothek Library of Congress, das 285 Terabytes umfasst (Stand Januar 2012), in nur etwa einer Stunde heruntergeladen werden.

Meilenstein
„Das Erreichen der ‹Terabit-pro-Sekunde-Schwelle› stellt einen Meilenstein in der Entwicklung von optischen Chipsets dar und ist wegweisend für die Datenverarbeitung in der Ära von Big Data“, sagt IBM-Forscher Clint Schow, Mitglied des Teams am IBM T.J. Watson Research Center in den U.S.A., die den Transceiver-Prototypen entwickelt haben. „Durch Innovationen im Packaging und beim Design von Schaltkreisen konnten wir auf ein neues Level an Integration, Energieeffizienz und Leistungsfähigkeit der optischen Komponenten hinarbeiten.“

«Optische Vias»

Der „Holey Optochip“ besteht aus einem einzelnen, in 90-Nanometer CMOS-Technologie gefertigten Silizium-Transceiver – nur 5,2 mm x 5,8 mm gross – mit je 24 integrierten Sende- und Empfänger-Schaltkreisen. Mithilfe eines neuartigen Verfahrens wurden 48 „Löcher“ für die Empfänger- und Sendekanäle als so genannte „optische Vias“ eingebracht, die die Leistungsfähigkeit des Chips ermöglichen. 2×12 Standard-850-nm-VCSEL- und Photodioden-Arrays sind auf der Rückseite des Optochips aufgebracht. Zudem kann das Optomodul durch ein effizientes System von Mikrolinsen direkt mit herkömmlichen Verfahren an eine 48-Kanal-Multimode-Glasfaser-Verbindung angekoppelt werden.

Auch in punkto Energieverbrauch setzt der Optochip neue Massstäbe: Das Modul verbraucht gerade einmal fünf Watt, sprich die Energieaufnahme von 20 Chips entspricht gerade einmal der einer 100 Watt Glühbirne. (IBM/mc/ps)

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