PHOIBOS

Photonische Wirebonds für optische Multi-Chip-Systeme

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 Verfahren zur optischen Verdrahtung von optoelektronischen Chips. Es handelt sich also um eine Aufbau- und Verbindungstechnologie für künftige optische Chip-to-Chip-Verbindungen. Die Anwendungsbereiche reichen von optischen Interconnects in Hochleistungsrechnern und Datenzentren bis hin zu optischen Zugangsnetzen der nächsten Generation.

Flexible optische Verdrahtung mit 3D-Laser-Polymerisation

Bei einer hybriden optischen Integration kommen verschiedene Halbleiter zum Einsatz. Im Regelfall bestehen die Lichtquellen aus Verbindungshalbleitern, da es bislang nicht gelungen ist, Laserdioden bei vergleichbaren Leistungsparametern auf Basis des universellen und kostengünstigen Siliziums herzustellen. Silizium verwendet man daher fast ausschließlich zur Herstellung passiver integrierter optischer Komponenten. Dadurch ergibt sich die Notwendigkeit, eine optische Verbindung zwischen den beiden Materialplattformen herzustellen, die in Form verschiedener Chips auf einem Board montiert werden.

Bislang existiert noch keine universelle und breit einsetzbare Lösung für dieses Problem. Die Problematik liegt in den vergleichsweise hohen Anforderungen an die Positioniergenauigkeit des optischen Leiters und an die optische Qualität der Kontaktstelle. Beides muss für unterschiedliche Arten von Chips und deren optische Ausgänge mit gleichbleibender Präzision bei günstigen Kosten erreicht werden.

Projektdetails

Koordinator

Prof. Dr.-Ing.Christian Koos
Sondervermögen Großforschung beim Karlsruher Institut für Technologie (KIT) - Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT)
Hermann-von-Helmholtz-Platz 1, 76344Eggenstein-Leopoldshafen
+49 721 608-42491

Projektvolumen

2,9 Mio € (ca. 68% Förderanteil durch das BMBF)

Projektdauer

01.04.2013 - 30.09.2016

Projektpartner

Sondervermögen Großforschung beim Karlsruher Institut für Technologie (KIT) - Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT)Eggenstein-Leopoldshafen
Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut (HHI) - Abt.Photonische Netze und SystemeBerlin
FCI Deutschland GmbH - Zweigniederlassung BerlinBerlin
IHP GmbH - Innovations for High Performance Microelectronics/Leibniz-Institut für innovative MikroelektronikFrankfurt (Oder)
Carl Zeiss AG - Konzernfunktion Forschung und Technologie - Standort JenaJena
Nanoscribe GmbHEggenstein-Leopoldshafen