HyPOT

Hybridly Integrated Parallel Optics On-Board Transceiver

Optische Datenübertragung der nächsten Generation

Mit den ständig steigenden Datenübertragungsraten kommen die Vorteile der optischen Datenübertragung immer stärker zum Tragen. Gängige elektronische Übertragungsverfahren haben den Nachteil, dass sie die geforderten Übertragungsraten nur noch auf kurzen Entfernungen leisten. Da auch für die Zukunft von einem unverminderten Anstieg der Übertragungsraten auszugehen ist, wird die elektronische Übertragung auf immer geringere Reichweiten reduziert werden und die Bedeutung des optischen Datentransfers entsprechend ansteigen.

Bei Hochleistungsrechnern und großen Datencentern ist die optische Kommunikation für Übertragungsdistanzen ab dem Meterbereich (Rack to Rack) bereits unverzichtbar. Die Industrie- und Unterhaltungselektronik werden diesem Trend mittelfristig folgen, während die nächsten Schritte bei Hochleistungsanwendungen zu noch kürzeren Entfernungen von einigen zehn (Board to Board) zu nur wenigen Zentimetern (on Board bzw. Chip to Chip) führen werden.

Das vorliegende Verbundprojekt erforscht ein neues, integriertes optisches Übertragungssystem im Übergangsbereich von der optischen Board to Board zur On Board-Kommunikation.

Integrierte optische Datenübertragung für Computer-Einsteckkarten

Während Elektronen die geeignetsten physikalischen Träger für die Verarbeitung von Information sind, eigenen sich für die Übertragung von Information die Photonen, die Lichtteilchen am besten. Es ist daher zweckmäßig, die Information auf optischem Wege so nah wie möglich an den integrierten Schaltkreis (ASIC), in dem sie verarbeitet wird, zu transportieren. Der optische Lichtleiter, die Glasfaser ist hierbei nicht die limitierende Komponente, sondern der sogenannte Transceiver, der die optischen Impulse in elektrische umwandelt und ein vergleichsweise komplexes Bauteil darstellt, das entsprechenden Raum einnimmt. Aus diesem Grund bietet es sich an, den Transceiver dicht am optischen Anschluss einer Karte (Board) zu platzieren und das optische Signal auf möglichst direktem Wege von der Glasfaser in den Transceiver einzukoppeln.

Zur Erzielung höherer Datenübertragungsraten geht das Verbundprojekt HyPOT nun den Weg, den Transceiver näher am ASIC zu positionieren und somit die elektrischen Verbindungen auf dem Board kurz zu halten. Dies hat zur Folge, dass neben dem optischen Stecker am Eingang des Boards auch eine optische Verbindung auf dem Board selbst, sowie eine zusätzliche optische Schnittstelle erforderlich werden.

Der im Projekt verfolgte Lösungsansatz besteht darin, das Licht in eine in das Board integrierte, lateral strukturierte Dünnglasschicht einzukoppeln. Die Auskopplung auf der Transceiver-Seite erfolgt mittels in die Glasschicht integrierten Linsen.

Die optoelektronischen Einzelkomponenten des Transceivers – Laser- und Photodioden – müssen für die hohe Bandbreite von 28GBit/s neu entwickelt werden.

Projektdetails

Koordinator

Dr.-Ing.Henning Schröder
Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM)
Gustav-Meyer-Allee 25, 13355Berlin
+49 30 46403-277

Projektvolumen

3,7 Mio € (ca. 55 % Förderanteil durch das BMBF)

Projektdauer

01.04.2013 - 31.03.2017

Projektpartner

Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM)Berlin
Philips GmbH - U-L-M PhotonicsUlm
FCI Deutschland GmbH - Zweigniederlassung BerlinBerlin