IBM mit On-Chip-Optik zur Datenübertragung

ForschungIBM hat diese Woche einen Durchbruch bei der optischen Interchip-Kommunikation vermeldet. Dabei werden die Daten statt über bisherige elektrische Signale nun optisch mittels eines Lasers übertragen. Ziel ist eine Verbesserung der Effizienz bei der Datenübertragung. Ältere Prognosen zum Fortschritt der Technik werden nun deutlich optimistischer gesehen. IBM sieht in dem Ansatz einen wichtigen Schritt hin zu den derzeit viel diskutierten Exa-Flop-Systemen.

Bisher werden Daten in und zwischen den Chips eines Computers noch konventionell als Stromimpulse ausgetauscht. IBM verspricht sich durch den Einsatz von CMOS Integrated Silicon Nanophotonics zukünftig eine 10-mal höhere Integrationsdichte, als dies mit bisherigen Techniken möglich wäre. Ein wichtiger Markstein hierbei war die Verkleinerung und Integration der aktiven und passiven Elemente auf dem Silizium-Chip, die für die Datenübertragung notwendig sind. Erste Testchips arbeiten schon auf Basis der neuen Technik und IBM bemüht sich nun um die Massenfertigung, die mit den etablierten Mitteln möglich sein soll und nur geringe Anpassungen erfordert. Derzeit kann IBM mit der Technik mit optischen Elementen auf einer Fläche von nur 16 mm² bis zu 125 GB/s übertragen. Damit liegt man flächenmäßig deutlich unter vergleichbaren Technologien der Konkurrenz. Die nun präsentierten Ergebnisse sind das Ergebnis aus zehn Jahren Forschung.
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IBM - Optische Interconnects 3d-Konzept-Chip



Intel bleibt skeptisch und sieht eigene Technik im Vorteil

Intel hat auf die Ankündigung reagiert und seine Bewunderung über den Schritt ebenso zum Ausdruck gebracht wie die Skepsis bezüglich der Massenfertigung derartiger Technik. Intel geht einen anderen Weg und will die optischen Elemente vom eigentlichen Chip getrennt halten.
"This [IBM] research is another example of others also validating that silicon photonics is the path to high bandwidth, low-cost optical communications. While this research is interesting, there are still many challenges to commercialise this approach such as integration of lasers and integration with advanced future transistor processes," meinte Intels global communications manager Nick Knupffer gegenüber ZDNet UK und fügte hinzu:
"Keeping the CMOS and photonics separate will allow us to use the most energy-efficient, leading edge manufacturing process for electronics as we scale link speeds. For exascale systems, energy efficiency is a major concern."
Intel hatte schon im März seinen eigenen Chip mit optischer Datenübertragung vorgestellt, der auf acht Datenleitungen bis zu 200 GB/s überträgt. Dabei braucht Intel deutlich mehr Fläche, sieht aber dennoch Vorteile beim Energieverbrauch und den Fertigungsmöglichkeiten für die eigene Technik.

Als Resümee kann man aus beiden Vorstellungen herauslesen, dass optische Interconnects auf Chipebene zukünftig eine große Rolle für die weitere Entwicklung von Supercomputern spielen werden und damit früher oder später auch in den Desktop-Chips selbst Einzug halten werden. Für den Anschluss von Peripheriegeräten und für die Netzwerkkommunikation werden jetzt schon optische Übertragungsmöglichkeiten genutzt, so bei Intels für kommendes Jahr erwartetem Light Peak.


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