Schnelle optische Chip-Interconnects mit Graphen-Technik aus Deutschland

Die Europäische Union (EU) sowie private Investoren stecken insgesamt 254,4 Millionen Euro in das junge Aachener Unternehmen Black Semiconductor. Dessen Name bezieht sich auf die schwarze Farbe von Kohle, denn das superdünne Material Graphen mit besonderen elektrischen und optischen Eigenschaften ist eine Modifikation von Kohlenstoff.

Black Semi will eine Pilot-Fertigungsanlage für schnelle optoelektronische Komponenten aus Graphen auf 300-Millimeter-Wafern bauen. Ziel ist es, optische Interconnects mit Graphen-Technik in "normale" CMOS-Logikchips wie Prozessoren, Systems-on-Chip (SoCs) und Rechenbeschleuniger zu integrieren: Co-integrated Optics (CIO). Das soll sehr leistungsfähige und energetisch effiziente Chip-zu-Chip-Kommunikation auch über längere Distanzen ermöglichen.

Der Mitgründer Dr. Daniel Schall forscht seit Jahren an Graphen-Optoelektronik und war auch für die Gesellschaft für Angewandte Mikro- und Optoelektronik mbH (AMO GmbH) tätig, die das Advanced Microelectronic Center Aachen (AMICA) betreibt. Black Semiconductor wurde 2019 aus der AMO GmbH ausgegründet.

Optische Chip-zu-Chip-Interconnects

Auch andere Firmen tüfteln daran, CMOS-Logikchips und optische Interconnects eng zu koppeln. Intel meldet seit rund 20 Jahren immer wieder Fortschritte bei Silicon Photonics, also bei in Siliziumtechnik umgesetzter Optoelektronik.

Nvidia-CEO Jensen Huang wies vor wenigen Monaten auf die Nachteile der Umwandlung von elektrischen in optische Signale hin und erklärte, dass man für die schnelle Vernetzung von KI-Clustern per NVLink daher bisher auf Kupferkabel setze. Die Integration optischer Interconnects direkt in Logikchips könnte die Energieeffizienz optischer Interconnects in der Praxis erheblich steigern.

Ein weiterer Ansatz zur Anbindung optischer Transceiver an CMOS-Chips sind Chiplets. Außerdem arbeiten einige Firmen an optischen Prozessoren.

(ciw)