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Photonische Interposer für dynamisch anpassbare, energieeffiziente Datenverbindungen
Motivation
Um die Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit am Standort Deutschland zu stärken und einen Zugewinn an technologischer Souveränität in Europa zu erzielen, baut das BMFTR seine Forschungszusammenarbeit mit Taiwan in der Mikroelektronik aus. Die strategische Bedeutung Taiwans ergibt sich aus der herausragenden Forschungsexpertise sowie den dort ansässigen, global führenden Halbleiterherstellern. So sollen der wissenschaftliche Austausch intensiviert, neue Forschungspotenziale erschlossen, zukunftsweisende Hardware-Innovation erforscht und die Talente- und Fachkräftebasis am Standort Deutschland weiter ausgebaut werden. Dazu fördert das BMFTR deutsche Partner in gemeinsamen Verbundprojekten mit Taiwan.
Ziele und Vorgehen
Im Vorhaben soll ein neuartiges Datenverbindungssystem für die Chip-zu-Chip-Kommunikation in modernen Elektroniksystemen für Supercomputing entwickelt werden. Die Herausforderung liegt darin, den Datenaustausch zwischen den einzelnen Rechenmodulen, Speicherbausteinen und Datenschnittstellen direkt auf dem Trägersubstrat – dem sogenannten Interposer – mit hocheffizienten photonischen Schnittstellen umzusetzen. Dazu sollen photonische Schaltungen, 2D-Halbleiter und Hochfrequenzschaltungen Silizium (Si)-CMOS-kompatibel auf Wafer-Ebene integriert werden. So soll eine verlustarme, ultraschnelle, elektrooptische Schalttechnologie für skalierbare Konvertierungen von elektrischen in optische Signale und umgekehrt realisiert werden, wodurch Datenübertragung mit äußerst hoher Effizienz und Bandbreite möglich wird.
Innovationen und Perspektiven
Da die rein elektronische Datenübertragung in modernen Hochleistungsprozessoren bisher den entscheidenden Flaschenhals zu weiterer Effizienz- und Leistungssteigerung darstellt, adressiert das Vorhaben eine der kritischsten Forschungsherausforderungen in der Mikroelektronik. Im Erfolgsfall ist eine sehr große Hebel- und Breitenwirksamkeit absehbar, insbesondere vor dem Hintergrund, dass das neuartige Interposer-System auf neuronale Netzwerkkerne und Speicherchips für Anwendungen der Künstlichen Intelligenz abgestimmt ist.