Definition

Silicon Photonics

Silicon Photonics bezeichnet eine sich entwickelnde Technologie, bei der Daten zwischen Computerchips durch Licht übertragen werden. Der Vorteil liegt hier darin, dass Licht in kürzerer Zeit weitaus mehr Daten übertragen kann, als elektrische Leiter.

Dabei werden Lichtwellenleiter verwendet, um die Begrenzung von Kupfer in der Vernetzung und bei der Verwendung von Storage Area Networks (SANs) zu überwinden. Außerdem soll eine schnellere Verbindung zwischen Rechenzentren unterstützt werden. Die nächste Schwelle in der Leistung ist die Verbindung zwischen Chips und Prozessoren. Das Konzept beinhaltet die Kombination einer Laser- und Silizium-Technologie auf dem gleichen Chip. Die verbesserte Leistung ergibt sich aus der größeren verfügbaren Bandbreite und einer höheren Ausbreitungsgeschwindigkeit von Infraro-Licht im Vergleich zu elektrischem Strom. Die effektive Umsetzung der Silicon-Photonics-Technologie würde die Verarbeitungsgeschwindigkeit und Leistungsfähigkeit von Computern drastisch erhöhen.

Die Forschung für Silizium-Photonik begann am Anfang der 1980er Jahre und läuft seitdem fort. Die Technologie nutzt Laser, um Daten in Lichtimpulse zu übertragen. Ein Multiplexer kombiniert die Impulse in ein einzelnes Signal, das über eine optische Faser zu einem Silizium-Empfänger wandert, wo der Multiplexer das Signal zurück in separate Kanäle aufteilt. Der Fotodetektor kann anschließend das Licht in Daten zurückschalten.

Historisch gesehen war eine der größten Herausforderungen für die Entwickler von Silicon Photonics die Tatsache, dass Laser-Geräte, die für die Erzeugung der Infrarot-Strahlen verantwortlich sind, sehr leistungshungrig sind. Darüber hinaus hat sich Silizium aufgrund der Wärmeableitung als nicht wirksam innerhalb des Materials für die Laser erwiesen.

Aus diesen Gründen wurden externe Laser bei der Herstellung von optischen Computern unter Verwendung von Silizium-Chips benötigt. Jedoch entwickeln Forscher Methoden, um die Probleme bei der Verwendung von Silizium zu überwinden. Wird Silizium mit Indiumphosphid kombiniert, verbessert das die Infrarot-Übertragungskapazität. Elektrischer Strom wird dem Indiumphosphid durch Metallelektroden angelegt, wodurch Photonenemissionen, die in einem Silizium-Hohlraum beschränkt und konzentriert werden können, kohärente Infrarot-Strahlen erzeugen.

Heutige IT-Architekturen wie Composable Infrastructure oder dissaggregierte Server, bei denen einzelne Komponenten gepoolt zur Verfügung gestellt werden, könnten schon jetzt von den höheren Übertragungsgeschwindigkeiten von Silicon Photonics profitieren.

Diese Definition wurde zuletzt im Oktober 2016 aktualisiert

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