Jungforscher knackt Geschwindigkeitsrekord: Datenübertragung auf Chips fast doppelt so schnell

Der erst 26-jährige Doktorand Daniel Kehrer hat mit einem experimentellen Halbleiterschaltkreis einen neuen Geschwindigkeits-Weltrekord bei der Datenübertragung in CMOS aufgestellt.

Dies gelang ihm bei Corporate Research (Forschung & Entwicklung) von Infineon Technologies in München. Mit 40 Gbit/s (40 Milliarden Bit pro Sekunde) verdoppelte er nahezu die im Februar ebenfalls von Infineon erreichte Bestmarke von 25 Gbit/s. Durch den geschwindigkeitsoptimierten Chip lassen sich schon in Kürze kostengünstiger noch leistungsfähigere Chips für Kommunikationsnetzwerke mit PCs, Handys, sowie Automobil- und Industrieanwendungen herstellen.

Das Forschungsergebnis ist ein Resultat der gezielten Nachwuchsförderung und der hervorragenden Mikrochip-Technologie von Infineon. Das achtköpfige Team der Abteilung für Hochfrequenz-Forschung beschäftigt derzeit neben Daniel Kehrer fünf weitere Doktoranden. Das große persönliche Engagement jedes Einzelnen und das Zusammenspiel zwischen jungen Talenten und einem erfahrenen Team sind die Basis für zahlreiche weltweit anerkannte Spitzenergebnisse.

Das Team arbeitet eng mit den Technischen Universitäten Wien und Cottbus sowie der Universität Bochum zusammen. Das Unternehmen will begabten Studenten die Nutzung der neuesten Technologien für Schaltungen ermöglichen, da Universitäten häufig nicht das erforderliche teuere Equipment zur Verfügung steht. Die Kooperation mit Universitäten wird bei Infineon als sehr wichtig erachtet.

Einfacher mobil ins Internet

Heute ist die mobile Nutzung des Internets häufig noch zu langsam und zu umständlich. Die leichte Handhabung mobiler Geräte zur Nutzung des Internet erfordert komplexe Hochgeschwindigkeits-ICs (integrated circuits). Darüberhinaus sind für eine dauerhafte Nutzung bei drahtlosen Kommunikations- und Informationsanwendungen mit PCs und Handys stromsparende Chips unabdingbar.

Auch in der drahtgebundenen Kommunikation zeichnen sich große Aufgabengebiete für die neue Chiptechnik ab. Hier wird derzeit der Markt für Systeme mit 10 Gbit/s erschlossen, aber die mit den 40-Gbit-Chips erreichbare Reserve in der Geschwindigkeit führt zur deutlichen Reduktion des Leistungsverbrauchs in Geräten der nächsten Generation.

Technischer Background

Der 40 Gbit-Rekord wurde auf Basis von CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), dem Standardverfahren für die Chipherstellung, erreicht. Bisher waren diese hohen Datenraten nur mit SiGe (Silizium-Germanium) oder mit aufwendigen und damit teureren Prozesstechniken wie GaAs (Gallium-Arsenid) oder InP (Indium-Phosphit) erreichbar. Ziel der Hochfrequenzforschung ist, die Übertragungsgeschwindigkeit von Halbleiterschaltungen in der wesentlich einfacher und preiswerter herzustellenden CMOS-Technologie so weit zu steigern, dass sie die bisher verwendeten, teureren Bauelemente ersetzen können. Für den Rekord wurden die Schaltungstechnik optimiert und die Bauelemente in der Schaltung so eng wie möglich angeordnet. Dazu wurden die spezifischen Eigenschaften der einzelnen Bauteile genauestens erforscht und für die Schaltung bestmöglich genutzt. So wird Geschwindigkeit gewonnen und Leistungsaufnahme verringert. Damit stellen die gezeigten Forschungsergebnisse einen bahnbrechenden Erfolg bei der Weiterentwicklung von Komponenten dar, welche heute diskret mit SiGe HF-Bauteilen und CMOS Logik-Chips realisiert und von Infineon momentan produktiv vertrieben werden.