Deutsche Wissenschaftler erzielen Rekordgeschwindigkeit von 500 Gbit/s mit neuem Silizium-Germanium-Chip

Deutsche Wissenschaftler haben mit der Entwicklung einer sogenannten „Track-and-Hold“-Schaltung auf Basis von Silizium und Germanium (SiGe) einen Meilenstein in diesem Prozess erreicht. Diese Komponente fungiert als eine Art „Schnittstelle“, die extrem schnell wechselnde analoge Signale erfasst und für die digitale Wandlung vorbereitet.

Der neue Chip des Heinz Nixdorf Instituts und seines Forschungsteams ermöglicht Datenübertragungsraten von über 500 Gigabit pro Sekunde (Gbit/s) in einem einzigen Kanal mittels Quadraturamplitudenmodulation. In Mehrkanalkonfigurationen kann die Übertragungsrate sogar 100 Terabit pro Sekunde übersteigen, was für Fernkommunikationsnetze von entscheidender Bedeutung ist.

Der Einsatz von Silizium-Germanium-Technologie ist kein Zufall. Dieses Material ermöglicht deutlich höhere Transistor-Schaltgeschwindigkeiten bei gleichzeitig reduziertem Stromverbrauch. Dies ist ein entscheidender Faktor für die Zukunft von Rechenzentren, Servern und Cloud-Diensten, wo eine höhere Bandbreite die Effizienz des gesamten Systems direkt verbessert.

Maxim Weizel, ein Forscher des Projekts, betont, dass die Entwicklung vor außergewöhnlichen technischen Herausforderungen stand. Bei solch hohen Frequenzen kann selbst der kleinste Fehler Signalverzerrungen, sogenanntes Phasenrauschen, verursachen. Um die erforderliche Genauigkeit zu erreichen, setzten die Forscher auf fortschrittliche Simulationen und Hochleistungsrechner und überwanden so die Grenzen bestehender Messsysteme.

Die Entwicklung dieses Chips, an der auch Institutionen wie die RWTH Aachen, das Karlsruher Institut für Technologie und DESY beteiligt waren, bestätigt, dass Geschwindigkeit im Bereich der künstlichen Intelligenz zu einem entscheidenden Wettbewerbsvorteil wird. Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden in der Fachliteratur über integrierte elektronenphotonische Systeme für ultraschnelle Signalverarbeitung veröffentlicht.