PLATON gelingt Nutzung von Plasmonik für Routinganwendungen der nächsten Generation
Obwohl die sogenannte Big-Data-Revolution für die Allgemeinheit noch immer nicht so offensichtlich ist, geschieht doch einiges. Im Jahr 2009 lag die Datengenerierung global bei etwa 0,79 Zettabytes (1 Trillion Gigabytes). Angesichts der kontinuierlichen Entwicklung des Cloud-Rechnens, des Anstiegs der Zahl der verbundenen Geräte und der Ankunft des Internets der Dinge wird diese Ziffer bis 2020 etwa 73,5 Zettabytes erreichen – und das ist ein Anstieg von 4 300 %. Doch eine Sache, die sich nicht sehr verändert, ist die Art und Weise, wie diese Daten gespeichert und übertragen werden. Und genau das entwickelt sich mehr und mehr zu einem Problem: Elektrische Verbindungen mit beschränkter Bandbreite haben ihre Grenzen erreicht und die 10 Pflops-Richtgröße für die Rechnerleistung wurde nur auf Kosten eines übermäßigen Stromverbrauchs erreicht. Während Forscher generell zustimmen, dass der Ersatz elektrischer Verbindungen durch optische die beste Lösung ist, hat man bei photonischen Bauelementen mit deren eigenen Einschränkungen zu kämpfen: sie können bislang nicht den Kompaktheitsgrad ihrer elektronischen Gegenstücke erreichen. Das PLATON-Projekt, das Ende März abgeschlossen wurde, hat all diese Problem erfolgreich überwinden können, indem es eine neue SOI-Plattform (Silicon-on-insulator; Silizium auf einem Isolator) mit integrierten nanophotonischen, plasmonischen und mikroelektronischen Komponenten demonstrierte. Die Kombination von Photonik mit Plasmonik ist nicht nur etwas Neues, sie ermöglicht außerdem eine weitere Reduzierung der Größe der Schaltkreise, ein optisches Routing in Terabit pro Sekunde und eine bessere Energieeffizienz. Vor zwei Jahren haben die Forscher von PLATON bereits das Interesse der Fachpresse geweckt, als sie aktive Plasmonik in einer Wellenlängenmultiplex-Datenvermittlungsanwendung (Wavelength-Division-Multiplex, WDM) demonstrierten. Sie hatten die bislang kleinsten DLSPP-Schalter (Dielectric Loaded Surface Plasmon Polariton) entwickelt, die dank des neuartigen Cyclomer-Materials echte Daten für Bladeserver und optische Backplane-Verbindungen mit einem sehr kleinen Fußabdruck, sehr geringem Stromverbrauch und vernachlässigbarer Latenz routen können. „Plasmonik wird zum ersten Mal in WDM-Schaltanwendungen eingeführt“, sagte damals Nikos Phleros, Professor an der Aristoteles Universität Thessaloniki und Koordinator von PLATON, zu LaserFocusWorld. „In Kombination mit ihrem sehr kleinen Fußabdruck bereiten diese Bauelemente den Weg in ein neues Zeitalter, das über die Siliziumphotonik hinausgeht, in dem Schaltkreisentwickler zwischen elektrischen und optischen Signalen als beste Lösung zur Optimierung von integrierten Schaltkreisen auswählen können. Die weiteren Fortschritte in der Plasmoniktechnologie könnten zu den notwendigen Breitband-, ultraschmalen und energiesparenden Network-on-Chip-Lösungen führen, die von Rechnerumgebungen benötigt werden.“ Diese WDM-Schalter wurden jetzt als Bausteine auf dem CMOS-kompatiblen SOI verwendet, der vom Projektpartner AMO hergestellt wird. Dieser besitzt außerdem eine Kavität als Schnittstelle für die Integration der Plasmonikbauelemente und zwei 8x1 MUX/DEMUX-Strukturen, die eine Rekordleistung von 40 % im Hinblick auf hohe Bandbreiten gegenüber Kanaldichteverhältnis erbringen. Insgesamt vermischen die Ergebnisse von PLATON in idealer Weise die kleine Größe und stromsparenden Schaltfähigkeiten von Plasmonik mit dem geringen Verlust von Silizium und der Verarbeitungskapazität von Elektronik, um miniaturisierte, stromsparende, Tb/s-photonische Verbindungsrouter zur hochleistungsfähigen Datenkommunikationen liefern zu können. Das Projekt lief von Januar 2010 bis März 2015. Es wurde durch das griechische Forschungs- und Technologiezentrum Hellas (Greek Centre for Research and Technology Hellas) koordiniert. Andere Partner waren Fraunhofer in Berlin, Deutschland, die Syddansk Universitet, Dänemark, die Universität des Burgund, Frankreich, das Institute of Communication and Computer Systems, Griechenland, und die AMO GmbH in Aachen, Deutschland. Weitere Informationen sind abrufbar unter: PLATON http://www.ict-platon.eu/
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