Switch für optisches Netzwerk im Prozessor

Wissenschaftler des IBM Watson Research Center haben einen Silizium-Switch für die optische Datenübertragung zwischen verschiedenen Prozessorkernen entwickelt. Die Gruppe um Yurii Vlasov beschreibt ihre Entwicklung in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins Nature Photonics.

Das 40 Mikrometer lange und neun Mikrometer breite Bauteil besteht aus fünf miteinander verketteten Silizium-Ringen, die sogenannte Ring-Resonatoren bilden. Verstimmt man einen dieser Resonatoren gegenüber den anderen, indem man beispielsweise freie Ladungsträger in einen der Ringe injiziert, wird das Licht auf den sogenannten "Drop"-Port umgeleitet. Das Bauelement ist der Lage, Licht von neun optischen Kanälen unterschiedlicher Wellenlänge innerhalb von zwei Nanosekunden zu schalten. Um die Übertragungskapazitäten ihres Elements zu demonstrieren, testeten die IBM-Wissenschaftler den Switch mit Datenströmen von bis zu 40 Gigabit pro Sekunde.

Das Bauelement ist nach Ansicht von IBM ein wesentlicher Schritt hin zu Vielkern-Prozessoren, die untereinander per Lichtleitung kommunizieren. Silizium ist aufgrund seiner optischen Eigenschaften – das Material ist ein sogenannter indirekter Halbleiter – allerdings von Natur aus nicht sehr gut für photonische Schaltkreise geeignet. Zahlreiche Forschungsgruppen, unter anderem auch bei Intel, versuchen trotzdem photonische Bauelemente aus Silizium zu schaffen, weil sich so elektronische und optische Elemente am einfachsten integrieren ließen. (wst)