Verschmelzung von Elektronik und Optik

Photonen-Rechner rücken näher

09.01.2013 | 05:07 Uhr | Peter Müller

Seit Raumschiff Enterprise wissen wir, dass die Zukunft Computern gehört, die mit Licht rechnen. IBM gelang jetzt die Verschmelzung von Elektronik und Optik.

Laut IBM produzieren wir derzeit weltweit täglich 2,5 Trillionen Byte Daten (1 mit 18 Nullen). 90 Prozent des globalen Datenbestands seien in den beiden zurückliegenden Jahren entstanden. Und im Zuge des Video- und Mobile-Hypes dürften diese Datenberge noch rasanter wachsen.

Vor solchen Datenmengen kapitulieren langsam die Computerbauer. IBM räumt beispielsweise ein, dass klassische Prozessorarchitekturen immer häufiger an die Grenzen des physikalisch und chemisch Machbaren stoßen. Einen Ausweg aus diesem Dilemma sollen nun Computer eröffnen, die mit Photonen rechnen - eine Idee, die als Science-Fiction seit über 40 Jahren an Bord der Enterprise "Realität" ist.

Auf dem Heimatplaneten Erde konnten IBM-Forscher nun nach rund zehnjähriger Entwicklungszeit diese Vision zumindest teilweise verwirklichen. Mit Hilfe der Silicon Nanophotonics ist es ihnen gelungen, klassische Chiptechnik mit Lichtleitertechnik zu verschmelzen. Das Besondere daran: Das Verfahren ist keine anwendungsferne Labormethode, sondern kommerziell in einem 90-Nanometer-Produktionsprozess nutzbar.

Der Nanophotonics-Chip kombiniert Photonik und
Silizium-Transistoren.
Vergrößern Der Nanophotonics-Chip kombiniert Photonik und Silizium-Transistoren.
© IBM

Mit dem IBM-Verfahren lassen sich klassische Silizium-Transistoren und photonische Komponenten in einer Siliziumschicht herstellen. Dank der Kombination von Licht und elektronischen Daten könnten Informationen schneller verarbeitet werden, da Chips oder andere Bauteile direkt miteinander kommunizieren. Auf diese Weise könnte etwa die Rechengeschwindigkeit von Chips, Servern, Rechenzentren oder Supercomputern gesteigert werden. Zudem hat die Informationsübermittlung per Licht noch einen Vorteil: Sie ist weniger störanfällig gegenüber Einflüssen von außen als der klassische Datentransport über elektrische Leiterbahnen. Umgekehrt verursacht Licht weniger Störungen als elektrische Signale im Hochfrequenzbereich.

Selbst wenn es bis zur Realisierung der Vision eines mit Licht rechnenden Computers noch einige Zeit dauern wird, dürfte der Durchbruch der IBM-Forscher schon früher praktische Auswirkungen haben: Die Herstellungskosten von optischen Komponenten, wie sie für die Glasfaservernetzung benötigt werden, dürften drastisch sinken, wenn optische Transceiver aus einem Bauteil hergestellt werden können. (hi)

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