Japans NTT und Intel kooperieren bei der Entwicklung eines hochmodernen optoelektronischen Fusionschips

Am 29. Januar gab der US-Chipriese Intel bekannt, dass er mit NTT, Japans führendem Telekommunikationsbetreiber, und dem südkoreanischen Chiphersteller SK Hynix zusammenarbeitet, um Halbleiter der nächsten Generation auf Basis der „Photovoltaik-Fusion“-Technologie zu entwickeln.
Berichten zufolge ersetzt diese Technologie die elektronische Verarbeitung durch Licht, das in Halbleitern eingesetzt werden kann, um den Stromverbrauch erheblich zu senken und tausende Male schneller zu rechnen. Da die Miniaturisierung von Halbleitern an ihre physikalischen Grenzen stößt, gilt sie als disruptive neue Technologie.
Hintergrund des Projekts und der Zusammenarbeit
Ausländischen Medienberichten zufolge wird das japanische Ministerium für Wirtschaft, Handel und Industrie (METI) im Rahmen der New Energy Industry Technology Development Organization (NEDO) 45 Milliarden Yen (ca. 305 Millionen US-Dollar) bereitstellen, um dieses und zwei weitere Projekte zu unterstützen. Das japanische Ministerium für Wirtschaft, Handel und Industrie glaubt, dass Japan bei einer neuen Generation der Halbleiter-Massenproduktionstechnologie „Photovoltaik-Fusion“ weltweit führend sein kann.
Ziel des Projekts ist es, bis 2027 eine Geräteproduktionstechnologie zu etablieren, die Licht in Halbleiter einbringt, sowie eine Speichertechnologie, die Daten auf Tb-Ebene speichern kann, wodurch der Stromverbrauch im Vergleich zur Vergangenheit um 30 % - 40 % gesenkt werden kann.
Um eine im Vergleich zu Elektrizität schnelle optische Kommunikationsverarbeitung zu realisieren, ist die Zusammenarbeit mit Halbleiterherstellern unerlässlich. NTT plant eine Zusammenarbeit mit Intel im Bereich der Zentraleinheiten (CPUs) und SK Hynix im Bereich Speicherhalbleiter. Darüber hinaus wird Intel Beratung bei der Entwicklung der Produktionstechnologie leisten.
Modernste Halbleiter treiben den Fortschritt im optischen Computing voran
Optisches Rechnen, eine neuartige Verarbeitungsmethode, die Lichtwellen als Informationsträger nutzt, entwickelt sich aufgrund ihrer Vorteile wie schneller Verarbeitungsgeschwindigkeit und geringem Stromverbrauch zu einem heißen Feld der wissenschaftlichen Forschung.
Bei der Datenübertragung werden häufig optische Verfahren zur Übertragung über große Entfernungen, auch innerhalb von Rechenzentren, eingesetzt. Diese Daten werden jedoch in der Regel in elektronische Signale zur Verarbeitung umgewandelt, wenn sie ihr Ziel erreichen. Wenn die optische Verarbeitung vollständig ausgenutzt werden kann, können theoretisch Parallelität, Leistung und Energieeffizienz erheblich verbessert und gleichzeitig die mit der fotoelektrischen Umwandlung verbundenen Energiekosten vermieden werden.
Weltweit sind eine Reihe von Startups entstanden, die sich auf die optische Verarbeitung konzentrieren, und viele von ihnen erforschen aktiv, wie diese Technologie auf die KI-Verarbeitung angewendet werden kann. Auf dem Gebiet der optischen Verarbeitung ist die „Photovoltaik-Fusion“ eine Spitzenforschung, und NTT hat auf diesem Gebiet einen großen Durchbruch erzielt. Dem Unternehmen ist es gelungen, die weltweit erste Basistechnologie für lichtbasierte Transistorschaltungen zu entwickeln.
Derzeit werden über optische Kommunikation übertragene Informationen normalerweise von speziellen Geräten in elektrische Signale umgewandelt und dann zur Verarbeitung an Server in Rechenzentren übertragen. Im Inneren des Servers sind Halbleiterkomponenten für den Austausch elektrischer Signale, die Durchführung von Berechnungen und die Speicherung von Daten verantwortlich. Das aufstrebende Gebiet der optoelektronischen Konvergenz verspricht jedoch, dies zu ändern. Durch die Photovoltaik-Fusion kann komplexe Informationsverarbeitung direkt in Form optischer Signale erfolgen, ohne dass eine elektrische Signalwandlung erforderlich ist.
Auch die japanische Regierung legt großen Wert auf die Forschung auf diesem Gebiet und unterstützt sie tatkräftig. Das japanische Ministerium für Wirtschaft, Handel und Industrie stellt 45 Milliarden Yen für die Forschung am Kommunikationsstandard der nächsten Generation 6G bereit.
Nicht nur NTT, sondern auch andere teilnehmende Unternehmen wie Shinko Electric und Kioxia werden in diese Forschung investieren. Durch diese Reihe technologischer Kooperationen wollen NTT und andere sicherstellen, dass die Halbleiterindustrie bis 2027 Geräte herstellen kann, die Licht absorbieren können, und Speichertechnologien entwickeln, die Daten im Terabit-Bereich speichern können.
Darüber hinaus arbeitet Intel Berichten zufolge an Technologien, die den Energieverbrauch um 30-40 % senken werden, während NTT plant, die Energieeffizienz durch ION schrittweise zu verbessern. NTT strebt eine Verbesserung der Energieeffizienz um etwa das Zehnfache bis 2025 und das 100-fache bis 2032 an Es wird erwartet, dass diese Reihe technologischer Fortschritte nicht nur die Grenzen der optischen Verarbeitungstechnologie verschieben, sondern auch dramatische Veränderungen und Verbesserungen in der künstlichen Intelligenz und anderen rechenintensiven Anwendungsbereichen mit sich bringen werden.