Mit der rasanten Entwicklung von künstlicher Intelligenz (KI) und Hochleistungsrechnen (HPC) wächst die Nachfrage nach schnelleren Rechenzentrumsverbindungen von Tag zu Tag. Herkömmliche Technologien haben Schwierigkeiten, mit der Zeit Schritt zu halten, und optische Verbindungen sind zu einer praktikablen Lösung geworden, um das Problem der Leistungserweiterung der elektronischen Ein-/Ausgabe (I/O) zu lösen. Durch die Verwendung von Siliziummaterialien zur Herstellung optoelektronischer Geräte können nicht nur die Vorteile von Siliziummaterialien in ausgereiften Herstellungsprozessen, niedrige Kosten und hohe Integration kombiniert werden, sondern auch die Vorteile der Photonik bei Hochgeschwindigkeitsübertragung und hoher Bandbreite genutzt werden.

Relevanten Medienberichten zufolge hat TSMC ein spezielles Forschungs- und Entwicklungsteam aus rund 200 Experten zusammengestellt, das sich mit der Anwendung der Siliziumphotonik auf zukünftige Chips befasst. Gerüchten zufolge plant TSMC eine Zusammenarbeit mit Herstellern wie Nvidia und Broadcom, um gemeinsam die Entwicklung der Silizium-Photonik-Technologie voranzutreiben. Die beteiligten Komponenten decken 45-nm- bis 7-nm-Prozesstechnologien ab. Es wird erwartet, dass verwandte Produkte bereits in der zweiten Hälfte des Jahres 2024 Bestellungen erhalten und im Jahr 2025 in die Massenproduktion eintreten.

Mit steigenden Datenübertragungsraten werden Stromverbrauch und Wärmemanagement immer wichtiger. Zu den von der Industrie vorgeschlagenen Lösungen gehört die Verwendung der Co-Packaging-Technologie der Optoelektronik (CPO), um photonische Siliziumkomponenten mit anwendungsspezifischen integrierten Chips zu verpacken. Der zuständige Verantwortliche von TSMC sagte, wenn es ein gutes integriertes Silizium-Photonik-System bereitstellen könne, könne es die beiden Schlüsselprobleme Energieeffizienz und KI-Rechenleistung lösen. Jetzt könnte es der Beginn einer neuen Ära sein.

Viele Technologiegiganten fördern die Integration optischer und Siliziumtechnologien, beispielsweise Intel. Intel Labs gründete im Dezember 2021 außerdem das Interconnect Integrated Photonics Research Center, um die Forschung und Entwicklung im Bereich der integrierten Photonik in Rechenzentren zu fördern und den Weg für Computing Interconnect im nächsten Jahrzehnt zu ebnen. Zuvor hat Intel auch eine Siliziumplattform vorgestellt, die wichtige Bausteine ​​der optischen Technologie integriert, darunter Lichterzeugung, Verstärkung, Erkennung, Modulation, CMOS-Schnittstellenschaltungen und Gehäuseintegration.

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