DTU-forskere: Vi har lavet verdens hurtigste chip
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

DTU-forskere: Vi har lavet verdens hurtigste chip

Forskere fra DTU har på en konference i USA fremvist resultaterne af et eksperiment, hvor en siliciumchip konverterer et optisk signal på 640 Gbit/s fra en bølgelængde til en anden.

»Det er verdens hurtigste chip,« siger professor Leif Oxenløwe.

Han er en af forskerne fra DTU Fotonik, der har stået bag eksperimentet, som Hao Hu, der er ansat i en postdoc-stilling på instituttet, præsenterede ved Conference on Optical Fiber Communications (OFC) i sidste uge.

Leif Oxenløwe leder gruppen for højhastighedskommunikation på DTU Fotonik. Illustration: ukendt

»Teknikken åbner mulighed for i fremtiden at øge computeres beregningshastighed 1000 gange, så vi i stedet for frekvenser i gigahertzområdet kan komme op på frekvenser i terahertzområdet,« siger Leif Oxenløwe.

Han ser nemlig ikke de 640 Gbit/s som en grænse, der ikke kan gennembrydes.

Flere verdensrekorder

Leif Oxenløwe leder højhastighedsgruppen på DTU Fotonik, der som tidligere beskrevet af Ingeniøren allerede har en samling af flere verdensrekorder.

Sidste år fremviste forskergruppen eksempelvis et eksperiment, hvor de kunne demultiplekse et signal på 1,28 terabit/sekund, som bestod af 128 signaler af 10 Gbit/s.

I sammenligning hermed synes 640 Gbit/s umiddelbart ikke at være noget særligt. Det afgørende i det nye eksperiment er dog, at man med en enkelt siliciumchip kan konvertere et datasignal på 640 Gbit/s fra en optisk bølgelængde til en anden.

»Det er meget mere krævende, idet alle 10 Gbit/s kanaler skal behandles på en gang,« siger Leif Oxenløwe.

Nøglekomponenten er en nanotråd

Nøglekomponenten i eksperimentet er en chip med en silicium nanotråd, der er udviklet og fremstillet af gruppen for nanofotoniske komponenter ved DTU Fotonik.

Når man sender et 640 Gbit/s datasignal ved en bølgelængde på 1562 nanometer ind i nanotråden på chippen, som har et tværsnit på 250 nanometer x 450 nanometer og en længde på 3 millimeter, sammen med et kontinuert signal ved en bølgelængde på 1550 nm, dannes der på grund af ulineære fænomener i chippen et nyt datasignal ved 1538 nm.

Ved at variere bølgelængden kan man ændre bølgelængden af outputsignalet. DTU-forskerne har vist, at denne bølgelængdekonvertering foregår med samme effektivitet over et bølgelængdeområde på 100 nanometer.

Teknikken med at konvertere signaler ved en bølgelængde til en anden er afgørende for at kunne øge den samlede transmissionskapacitet i optiske kommunikationssystemer.

Idéen til den nye siliciumchip er hentet hos Cornell University i USA

»Vi blev opmærksomme på principperne for halvandet år siden,« siger Leif Oxenløwe.

Forskere ved Columbia University i USA har også arbejdet efter samme principper - men hverken hos Cornell eller Columbia, har man påvist, at chippen kan fungere perfekt ved 640 Gbit/s.

Helt præcist kræver det dog brug af en fejlkorrigerende kode, så linjehastigheden på 640 Gbit/s reelt svarer til en fejlfri datahastighed på 595 Gbit/s.

Positive og negative effekter skal afbalanceres

Leif Oxenløwe forklarer, at det helt afgørende problem er at designe chippen, så man får gavn af de positive effekter, der skyldes ulinearitet, men undgår de negative effekter.

Den positive effekt består i firebølgeblanding, der skaber outputsignalet. Firebølgeblanding er et ulineært fænomen, som er baseret på, at energien i to fotoner fra pumpebølgen sammen med en foton fra senderen tilsammen danner en ny foton i chippen.

Når pumpelaseren har en bølgelængde på 1550 nm, og datasignalet har en bølgelængde på 1562 nm, giver det et outputsignal med en bølgelængde på 1538 nm. Da fotonens energi er omvendt proportional med bølgelængden, er relationen mellem de indgående bølgelængder givet ved ligningen 1/1550 + 1/1550 = 1/1562 + 1/1538.

Den negative effekt består i, at der dannes elektriske ladningsbærere i siliciumchippen i form af elektroner og huller. De kan være med til at absorbere fotoner og dermed suge energien ud af det generede lys.

Det er dimensionen af silicium-nanotråden, som er med til at regulere de positive og negative effekter i forhold til hinanden. Det afgørende i den forbindelse er, at dimensionerne på nanotråden er mindre end bølgelængden for lasersignalerne.

Lang vej til masseproduktion

Leif Oxenløwe pointerer, at DTU-forskerne kun i første omgang har lavet et proof of principle, og der er lang vej til en kommercialisering.

»Der er stadig meget, vi ikke forstår omkring det, som rent faktisk sker inde i chippen. Det vil vi nu undersøge nærmere. Da vi ikke er stødt på noget, som ødelægger effekten, er jeg dog fortrøstningsfuld for, at vi kan øge hastigheden yderligere«.

Det forhold, at chippen er fremstillet i silicium, som stort set alle computerchip, gør ham også optimistisk med hensyn til masseproduktion.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten