Dieser Durchbruch in der Grundlagenforschung könnte in etwa fünf Jahren breitbandige optische Verbindungen innerhalb von Computern möglich machen. Bislang war dies stets daran gescheitert, dass Silizium - das wichtigste Baumaterial für Halbleiter - Licht nicht effektiv erzeugen kann.
Indium-Phosphid als Basis
Die Forscher haben jetzt auf Indium-Phosphid basierende Materialien zur Lichterzeugung und -verstärkung mit Silizium kombiniert und dabei herkömmliche Silizium-Produktionsverfahren verwendet. Dabei nutzen sie ein Sauerstoffplasma, das eine hauchdünne (zirka 25 Atome dicke) Oxidschicht auf der Oberfläche beider Metalle erzeugt. Erhitzt man diese und drückt sie zusammen, fungiert sie als eine Art Glas-Klebstoff.
"Dieser hybride Ansatz adressiert die letzte große Hürde" beim Einsatz von Silizium-Photonik, sagt Mario Paniccia, Leiter des Photonics Technology Lab bei Intel. "Wir haben jetzt alle Bausteine beisammen." Die Kommerzialisierung der Technik dürfte seiner Einschätzung nach aber noch mindestens fünf Jahre dauern. Ein Problem ist dabei, dass die bisherigen Laser-Prototypen bei knapp 40 Grad Celsius aufhören zu funktionieren. Die Forscher glauben aber, dass sie bereits Wege identifiziert haben, die Hitzeempfindlichkeit zu verringern, wie John Bowers erklärt, ein an dem Projekt beteiligter E-Technik-Professor der Universität.
Intel erwartet, dass sich künftig Dutzende oder gar Hunderte Laser auf einem einzigen Chip integrieren lassen. Während vergleichbare Laser heutzutage wenigstens 50 Dollar kosten, können sich die Wissenschaftler bereits Kosten von nur einem Dollar pro Laser vorstellen.
Auf diese Weise könnte sich die Kommunikation innerhalb von Rechnern und zwischen Rechnern in Rechenzentren erheblich beschleunigen. Paniccia zufolge übertragen die schnellsten Verbindungen gegenwärtig zwischen acht und zehn Gigabit pro Sekunde über Entfernungen bis zu 45 Zentimetern. Mit der neuen Technik wären 20 bis 40 Gigabit pro Sekunde über Distanzen von mehreren Metern machbar.
Die Perspektiven
Das könnte nach Einschätzung des Intel-Manns sowohl die Systemleistung erhöhen als auch die Hardwaredesigns grundlegend verändern. Beispielsweise müsste man Arbeitsspeicher dann nicht mehr in unmittelbarer Nähe von Prozessoren unterbringen, was bisher zur Vermeidung von Verzögerungen bei der Datenübertragung unumgänglich ist. (tc)