Optische Chips: Laser aus Germanium gepresst

Germanium soll die Konstruktion von Chips ermöglichen, in denen die Datenübertragung durch den Einsatz optischer Methoden revolutionär verbessert wird. Dafür muss man das Halbleitermaterial allerdings dazu bringen, Laserlicht auszusenden. mehr... Licht, Laser, Photonen Bildquelle: Andrew Licht, Laser, Photonen Licht, Laser, Photonen Andrew

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Als ich den Titel gelesen habe musste ich gleich an "in Gold gepresstes Latinum" denken :)
 
@espresso.: Ich an aus Germanen gepresste Chips.
 
@Corleone: Die Germanen haben Chips geschmiedet.
 
@espresso.: hm... da haben wir aber eine Technologie übersprungen... "Dualtronik" kam vor der "Optronik" wenn ich mich nicht irre im Star Trek-Universum.
 
Germanisch ist einfach nur gut.
 
Aus Silizium kann man kein Laser machen ? MacGyver hätte das hinbekommen. :D Bei zusammengepressten Germanium denke ich an Diamanten , das lasert auf jeden Fall...
 
@~LN~: Nein, da Silizium eine indirekte Bandlücke hat. http://en.wikipedia.org/wiki/Direct_and_indirect_bandgaps
 
Man will innerhalb von Computerchips, Laserdioden zu Übertragung von Informationen nutzen, weil das schneller geht?!? TOTAL VERRÜCKT!!!
 
@krusty: So ganz 100% kann ich das auch nicht nachvollziehen, dass soll besser und schneller sein als ein paar mm silizium oder bei "größeren" Entfernungen (20-25mm, höchstens) mittels "Draht"? Man braucht ja dann auf jeden Fall sowas wie eine Sendediode, eine Empfangsdiode und die Übertragungsstrecke selber. Alles was irgendwie nach außen geht, ja okay, aber innerhalb eines Chips?
 
@Lastwebpage: Ich bin zwar kein Digitaltechniker... jedoch könnte ich mir das wie folgt vorstellen: Leiterbahnen sind starr, haben eine feste Größe - und um diese mit Strom zu "durchdringen" entsteht Wärme und eine bestimmte Latenz (schließlich muss der Strom ein relativ festes Material durchdringen). Bei Licht ist das wiederum anders: Licht hat keinen Wiederstand (oder zumindest nur ganz minimal) welcher überwunden werden muss. Somit kann mit weniger Energieaufwand eine schnellere Übertragung erreicht werden. Auch die Isolation zwischen den Leiterbahnen kann weitaus dünner ausfallen als momentan erforderlich. Zudem braucht die Übertragung immer nur die "Größe" des Datenstroms... Quasi also bis zu einem Atom - ok ist evtl. physikalisch nicht korrekt ausgedrückt - während Siliziumbahnen mehrere Atome breit sein müssen.
 
@Lastwebpage: Es ist schneller und unempfindlicher gegenüber äußeren Störeinflüssen. So gesehen natürlich ideal.
 
@Lastwebpage: Einer der Vorteile dürfte auch sein das man mit Licht keine Kurzschlüsse verursacht, so können sich die Lichtleiterbahnen beliebig kreuzen und bei entsprechender Trennschärfe kann man vlt dutzende Signale gleichzeitig bei verschiedenen Lichtfrequenzen durch einen Kanal jagen.
Die Leiterbahnerodierung dürfte sich auch minimieren da (jedenfalls direkt auf der Bahn) kaum Abwärme entsteht.
 
@Alex99123: hm von DEM Standpunkt hab' ich das noch nicht betrachtet... aber ja... es dürfte gehen. Wobei ich mir wiederum vorstellen kann, dass das nicht ganz so "einfach" kreuzweise funktioniert (um es mal so zu umschreiben). Schließlich kann es passieren, dass du zwar keinen "Kurzschluss" bekommst jedoch sich das Licht gegenseitig aufhebt
 
@Stefan_der_held: Licht besteht aus Teilchen, den sogenannten Photonen. Photonen tragen keine Ladung und beeinflussen sich daher nicht gegenseitig. Licht an sich kann sich also nicht aufheben wie es z.B. bei Wasser- oder Schallwellen der Fall ist. Was sich allerdings aufheben kann, sind bestimmte Pfade der Wahrscheinlichkeitswelle entlang derer sich die Photonen bewegen (Welle-Teilchen-Dualismus, Doppelspalt-Experiment). Diese Interferenz tritt allerdings nur auf wenn die Photonen von einer einzigen Lichtquelle stammen und somit verschränkt sind. Bei unterschiedlichen Laserdioden ist es also nicht möglich.
Die einzige andere Möglichkeit das Photonen sich gegenseitig beeinflussen ist über die Unschärferelation. Wenn sich ein Photon z.B. in ein Fermion/Antifermionpaar umwandelt. Solange die Informationen in einer CPU jedoch nicht mittels sehr wenigen oder gar einzelnen Photonen übertragen werden kann dies vernachlässigt werden.
 
@Alex99123: zur interferenz muss doch aber das licht nicht unbedingt aus ein und der selben quelle sein. lediglich die bedingungen wie kohärenz müssen gegeben sein und schon können sich die wellen aufheben. somit kann doch auch aus unterschiedlichen laserdioden, nach entsprechenden bedingungen (phase usw.), interferenz entstehen oder liege ich da grad falsch??
 
@larusso: Ich muss zugeben das ich kein Physiker bin und diese Materie nicht bis ins Kleinste verstehe, aber so wie ich das bisher begriffen habe, kann sich Licht nicht gegenseitig beeinflussen, selbst bei entsprechender Phase usw. nicht. Die grundlegende Annahme das Licht aus Wellen besteht ist nicht vollständig. Licht besteht wie gesagt aus Teilchen (was auch immer das letztendlich sein mag) und besitzt per se keinen Wellencharakter. Was Wellencharakter besitzt ist die mit dem Photon verknüpfte Wahrscheinlichkeitsfunktion an Hand derer sich Licht ausbreitet.
Diese Wahrscheinlichkeitsfunktion unterliegt darum der Interferenz, tritt aber nur bezogen auf eine Lichtquelle auf (quantenmechanische Verschränkung). Könnte man ein Doppelspalt-Experiment mit 2 Lichtquellen durchführen und auf dem Leuchtschirm die beiden Interferenzmuster trennen, würde man erkennen das sich die Muster nicht gegenseitig beeinflussen. Nachweisen lässt sich das indem man ein Doppelspalt-Experiment mit einzelnen Photonen durchführt. Hätte das Photon per se Wellennatur würde das Interferenzmuster sofort nach auftreffen eines einzelnen Photons erscheinen, es erscheint aber nur ein einzelner Lichtpunkt. Wird dies lang genug wiederholt bilden diese Lichtpunkte zusammen allerdings das bekannte Interferenzmuster. Daraus wird gefolgert das nicht die Teilchen sondern die Wahrscheinlichkeit ihres Weges der Interferenz unterliegt.
Wichtig: Dies darf nicht mit der Wellenlänge verwechselt werden die bestimmt welche Energie ein Photon besitzt, also ob es ein Photon des roten Lichts, des blauen Lichts oder sonst eine Art ist.
 
@Alex99123: zur Quantenmechanik habe ich letzt einen interessanten Text gelesen. Der Author vertritt die Meinung, dass die gesamte Quantenmechanik nur entstanden ist, weil man damals die Thematik nicht richtig verstanden hat / falsch gedeutet hat. Er schlägt nun ein anderes Modell mit Vakuole vor die sich zu Photonen umwandeln können.. ich hab's noch nicht ganz verstanden. War aber wie gesagt mal interessant eine Andere Sichtweise zu lesen...
Edit: hier der Link
http://kurzurl.net/6gEGS
 
@Alex99123: dafür bist du dann aber doch überdurchschnittlich gut informiert. ;) ich studiere physik. intensive gedanken darüber, ob interferenz jetzt aus mehr als einer lichtquelle entstehen kann, hab ich mir noch keine gemacht. aber soweit ich mich richtig erinnere ist die kohärenz eine notwendige bedingung für interferenz. ob diese auch hinreichend ist, weiß ich gerade nicht. aber werde ich mir dann bei gelegenheit doch noch mal anschauen. :)
 
@Lastwebpage: Da Photonen (Licht) bekanntlich die schnellsten Teilchen im Universum darstellen ist es eindeutig schneller als jeder per Elektronen unter Spannung gehaltene Draht. Sofern das ganze zur Markteinfürhung kommt hat sich das mit dem Mooresche Gesetz sowieso erledigt da die Lichtgeschwindigkeit die absolute Obergrenze darstellt - besten Falls die Quantentechnik kann noch mehr leisten!
 
@SimpleAndEasy: Elektronen fließen ziemlich lahm in einem Draht. 1A -> 7,4 E-05 m/s Die Ipulsübertragung, also die Information, ist aber mit Lichtgeschwindigkeit. (Steck links ein Elektron mehr rein, rechts fällt sofort eines raus). Die Verbesserung mit dem Licht wird wohl eher in der Mehrkanalübertragung liegen wie Alex weiter oben schon schrieb.
 
@Aerith: wenn die informationsübertragung, so wie du schreibst, tatsächlich mit lichtgeschwindigkeit geschieht, dann würde dies bedeuten, dass licht im medium auch seine geschwindgkeit behalten würde. dies ist aber de facto nicht der fall! und dein "Steck links ein Elektron mehr rein, rechts fällt sofort eines raus" würde auch bedeuten, dass die elektronen im medium zu jeder zeit direkt nebeneinander liegen und sich somit ständig berühren. das ist de facto auch nicht der fall. aber es stimmt anschaulich schon, dass wenn ein elektron reingesteckt wird, hinten auch wieder eins raus geht. aber eben nicht direkt. die informationübertragung findet tatsächlich nicht mit lichtgeschwindigkeit statt. denn dann wäre der weg ja frei und die leiter würden sich auch nicht erwärmen. aber elektronen stoßen quasi immer irgendwo an, das bremst sie wieder ab und erzeugt wärme. wie schnell die informationübertragung im medium ist, hängt von einigen faktoren ab. die thermische bewegung ist sicherlich eine davon.
 
@larusso: Gemäß Wiki legt ein elektr. Signal etwa 30cm pro Nanosekunde zurück. Das sind 3*10^8 m/s = 300.000 km/s.
Das deckt sich mit dem was ich in Elektrotechnik in meinem Ingenieursstudium gelernt habe. -- Vergiss nicht: Die E-Felder der Elektronen stoßen ständig aneinander. Das ist ja der Grund warum wir Materie überhaupt als feste Körper wahrnehmen. Schieb ich also links eins rein und erzeuge damit ein Potentialgefälle, müssen sie alle nur um den DURCHMESSER eines Elektrons in die andere Richtung rutschen damit das E-Feld wieder ausgeglichen ist. Was du über Widerstand redest ist richtig, aber du verwechselst Driftgeschwindigkeit mit Informationsgeschwindigkeit.
 
@Aerith: nun in meinem physikstudium ist die technische anwendung sicher nicht das wichtigste. bin somit also auch nicht unbedingt der bewanderste, was auch nicht meinen interessen entsprechen würde (daher auch physikstudium und nicht ingenieursstudium ;)), deswegen gebe ich dir mal im zweifel recht. aber so wie ich bisher immer alles gehört habe(nicht ausm studium), werden die signale nicht mit lichtgeschwindigkeit im vakuum übertragen. selbst in glasfasern nicht. glas hat einen brechungsindex von 1,5. damit dürfte sich das licht in glasfasern mit ca. 200.000 km/s bewegen statt der ca. 300.000 km/s. und kupfer überträgt, soweit ich noch weiß mit ca. 3/4 der lichtgeschwindigkeit. vielleicht habt ihr nur näherungsweise angenommen, dass signale mit c übertragen werden? denn die elektronen stoßen ja trotzdem an atomrümpfe etc. was auch wärme erzeugt und damit werden die elektronen auch immer wieder abgebremst. im mittel fällt dann natürlich wieder ein elektron raus, wenn eins rein kam.
 
@Aerith: klar, die informationsgeschwindigkeit ist nicht die driftgeschwindigkeit. die driftgeschwindigkeit ist ja ziemlich langsam im vergleich zur tatsächlichen informationsübertrgung. aber vielleicht drücke ich mich auch nur schlecht aus oder habe gerade irgendwo einen denkfehler. ;)
 
@larusso: Auf jeden Fall ist die Übertragung in Glasfasern langsamer. Lichgeschwindigkeit ist immer abhängig vom Brechungsindex. Es ist möglich das es eine Näherung war, ich hab jetzt leider keine zitierbare Quelle zur Hand in der das im Detail berechnet wird. Dennoch bin ich der Meinung das nicht der Ünterschied der Laufgeschwindigkeiten interessant ist sondern eben andere Eigenschaften des Lichtes zB übertragen mit verschiedenen Wellenlängen etc.
 
@krusty: soweit ich es verstehe, geht es eher um die interne Kommunikation von Mehrkernprozessoren. Sozusagen damit Prozessorkern 1 schneller mit dem rein entfernungstechnisch (auf dem Die) ungünstiger liegendem Kern 6 oder 8 "reden" kann.
 
"Trotz der steigenden Anzahl Transistoren in Computerchips und weiterer Fortschritte kann die Gesamtleistung der Prozessoren dem aber seit etwa einer Dekade nicht mehr in Gänze folgen."

...Analogie zur Infrarotkatastrophe.
 
Ich dachte an die Heimat. Finds toll xD
 
Plötzlich kommt das zu ineffiziente wieder auf?
Was man den finanzieller Interessen zuliebe doch alles versucht?
 
@Harmoni: Wie meinen? Ständig in Rätseln zu schreiben, hat auch irgendwie was von Ineffizienz.
 
Die extrem gesteigerte datenrate kommt aus einem ganz einfachen Grund zustande:

Licht macht nix^^ Absolut nichts außer von Punkt A nach Punkt B zu Fliegen und eine Information in form von Photonen zu übertragen.
Wenn man Auf einem Computerchip zum Beispiel 20 Bahnen aus Silizium nebeneinander hat (der Bus zwischen Cache und CPU z.B), und durch diese ein Strom fließt, entsteht um jedes darum ein Magnetfeld. Wenn der Stromfluss kontinuierlich wäre, heben sich die Mangnetfelder aller Bahnen gegeseitig auf bzw vereinen sich zu einem großen. Bei gepulstem Strumfluss, welcher umbedingt nötig ist um Digitale Informationen zu übertragen baut sich das Magnetfeld um jeden der Leiter auf, und bricht wieder zusammen. Während dessen wird in den anderen leitern im Magnetfeld eine Spannung induziert, die Ströme fließen lässt die Fehsignale darstellen. Bei diesen Winzigen Strukturen kann man nicht über Schirmung nachdenken. 50 Laser könnten anderereseits auf wenigen Mikrometern nebeneinander im Giga oder gar Terahertz bereich pulsen, ohne sich gegenseitg zu beinflussen. Oder warum denkt ihr ist ein SATA Kabeld(Seriell, EIN gut geschirmter leiter mit pulsen in hoher frequenz) Schneller als ein IDE Kabel, wo mehrere Leiter ungeschirmt nebeneinander mit deutlich niedriger Frequenz ihre Daten übertragen. Diese Niedrige Frequenz ist nötig, da sonst die Fehlerströme zu groß werden. Ich Freue mich auf diese Technologie, sie wird einen Quantensprung in der Datenübertragung im Computer darstellen. Ich kann mir gut vorstellen das ein Bus einen größeren Datendurchsatz um den Faktor 1000000 Ermöglicht. Ein herkömmlicher FSB mit 200 Mhz... verglichen vllt mit einem mit doppelt so vielen, parallel übertragbaren bits, die mit Lasern im Terahertz bereich übertragen werden...
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