Neuartiger nanophotonischer Schalter für die nächste Generation von Supercomputern angekündigt

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Veröffentlicht: 22:09, 19. Mär. 2008 (CET)
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New York (Vereinigte Staaten), 19.03.2008 – IBM kündigte heute einen wesentlichen Fortschritt in der Entwicklung eines neuen optoelektronischen Schalters an, der in der Lage ist, auf optischem Weg den Informationsaustausch zwischen verschiedenen Prozessorkernen von Computern zu gewährleisten. Der neue Schalter ist ein Nano-Winzling mit einer Größe von 40 mal 9 Mikrometern. Etwa hundert davon nebeneinander gelegt ergeben den Durchmesser eines menschlichen Haares. Ein IBM-Sprecher bezeichnete die Neuentwicklung als einen „entscheidenden Fortschritt bei der Aufgabe ein ‚On-Chip-optisches Netzwerk‘ zu entwickeln“. Die Vision eines solchen Netzwerks sei angesichts der Fortschritte der letzten Jahre auf diesem Gebiet realistischer geworden, sagte Yurii Vlasov vom Thomas J. Watson Research Center von IBM.

Auf den Computerchips von morgen sollen nicht mehr Elektronen in Kupferkabeln diesen Dienst des Informationsaustausches ermöglichen, sondern Lichtimpulse. Die Versuche, die Leistungsfähigkeit von Computerchips mit heutiger Kupfertechnologie weiter zu steigern, stoßen immer wieder wegen der physikalischen Eigenschaften der Kupferleitungen an Grenzen. Diese Grenzen betreffen zum Einen die Geschwindigkeit der Datenübertragung, zum anderen aber auch den Energieverbrauch. Weitere Beschleunigungen der Verarbeitungsgeschwindigkeit können nur noch mit einer höheren Wärmeabgabe erkauft werden, was nicht nur wegen der Energiekosten ein Nachteil ist, sondern auch die Performance negativ beeinflusst.

Der neue Schalter kann Licht unterschiedlicher Farbe, genauer: neun verschiedenen Wellenlägen, innerhalb von zwei Nanosekunden schalten. Das erhöht die Verarbeitungsgeschwindigkeit solcher optischen Systeme enorm, zu denen außer den Schaltern noch weitere Komponenten gehören, an denen IBM seit einigen Jahren arbeitet. IBM zufolge testen ihre Wissenschaftler zurzeit Datenströme im Bereich von 40 Gigabyte pro Sekunde und Wellenlänge. Da Daten auf mehreren Wellenlängen zugleich übertragen werden können, erhöht sich die theoretisch übertragbare Datenmenge auf bis zu einem Terabyte (1012 Byte) pro Sekunde. Es wird erwartet, dass die neuen optischen Systeme 100 mal mehr Daten zwischen verschiedenen Prozessoren übermitteln können und dabei zehnmal weniger Strom verbrauchen als mit der herkömmlichen Kupfertechnologie. Gedacht sind die neuen Bausteine vor allem für Vielkern-Prozessoren, die auf Großrechnern in nicht allzu ferner Zukunft eingesetzt werden sollen. Laut IBM geht die Entwicklung zu Prozessoren mit mehreren Kernen, um solche Features wie Multithreading besser zu ermöglichen. Für Laptops, die auf die Technologie einer Informationsübermittlung mit Lichtimpulsen setzen, nannte IBM vor einigen Monaten ein mögliches Datum für ihre Marktreife – das Jahr 2020.

Neben IBM arbeitet auch Intel an solchen neuen optischen Systemen. Ende Februar hatte IBM bereits eine neue Glasfasertechnologie unter dem werbewirksamen Titel „Green Optical Network Technologie“ vorgestellt, die es ermöglichen soll, den Energiebedarf gegenüber dem Datentransport in Kupferkabeln um den Faktor 100 zu verringern und das bei einer Bandbreite von bis zu theoretischen acht Terabyte pro Sekunde.

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