KIT

Ein Lichtwellenleiter verbindet Halbleiterchips

| Redakteur: Hendrik Härter

Halbleiterchips verbinden: Der Verlauf der Verbindung ist genau an Position und Orientierung der Chips angepasst (kleines Bild)
Halbleiterchips verbinden: Der Verlauf der Verbindung ist genau an Position und Orientierung der Chips angepasst (kleines Bild) (Foto: N. Lindenmann und G. Balthasar, KIT Karlsruhe)

Datenübertragungen bis einige Tausend Terabit pro Sekunde: Forschern des KIT in Karlsruhe ist eine photonische Verbindung von Halbleiterchips gelungen.

Einem Team von KIT-Forschern um Professor Christian Koos ist es gelungen, eine neuartige optische Verbindung zwischen Halbleiterchips zu entwickeln. "Photonic Wire Bonding" ermöglicht hohe Datenübertragungsraten im Bereich einiger Terabit pro Sekunde und eignet sich hervorragend für die Produktion im Industriemaßstab.

In Zukunft könnte die Technologie leistungsfähige Sender-Empfänger-Systeme für die optische Datenübertragung ermöglichen und damit dazu beitragen, den Energieverbrauch des Internets zu senken. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Zeitschrift „Optics Express“.

Die Grenzen von Halbleiterchips überwinden

Mit photonischen Bauteilen lassen sich Kommunikationsprozesse schneller und zugleich energieeffizienter gestalten. Die Entwicklung leistungsfähiger optischer Sender und Empfänger, die auf Mikrochips integriert sind, hat bereits einen hohen Stand erreicht. Bisher gab es jedoch noch keine zufriedenstellenden Möglichkeiten, die Grenzen von Halbleiterchips optisch zu überbrücken.

"Die größte Schwierigkeit besteht darin, die Chips präzise zueinander auszurichten, damit ein Lichtwellenleiter in den anderen trifft", erklärt Christian Koos, Professor an den KIT-Instituten für Photonik und Quantenelektronik (IPQ) und für Mikrostrukturtechnik (IMT) sowie Mitglied des Centrums für Funktionelle Nanostrukturen (CFN). Das Forscher-Team geht die Herausforderung von der anderen Seite an: Die Forscher fixieren zunächst die Chips und strukturieren dann einen Lichtwellenleiter auf Polymerbasis in genau passender Form.

Um den Verlauf der Verbindung an die Position und die Orientierung der Chips anzupassen, erarbeiteten die Wissenschaftler ein Verfahren zur dreidimensionalen Strukturierung des Lichtwellenleiters. Sie bedienten sich dabei der Zwei-Photonen-Polymerisation, die eine hohe Auflösung ermöglicht: Ein Femtosekundenlaser schreibt die Freiform-Wellenleiterstruktur direkt in ein Polymer, das sich auf der Oberfläche der Chips befindet. Dabei kommt ein Laserlithografiesystem von Nanoscribe zum Einsatz.

Prototypen der "Photonic Wire Bonds" wiesen in den infraroten Telekommunikationswellenlängen um 1,55 µm äußerst geringe Verluste und eine große Übertragungsbandbreite auf. In ersten Experimenten demonstrierten die Forscher bereits Datenübertragungsraten von über 5 TBit/s. Mögliche Anwendungen der "Photonic Wire Bonds" liegen in komplexen Sender-Empfänger-Systemen zur optischen Telekommunikation oder in der Sensorik und der Messtechnik.

Da sich die hochpräzise Ausrichtung der Chips bei der Herstellung erübrigt, eignet sich das Verfahren für die automatisierte Produktion in hohen Stückzahlen. Die KIT-Forscher wollen die Technologie zusammen mit Partnerfirmen in die industrielle Anwendung bringen.

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Schreiben Sie uns hier Ihre Meinung ...
(nicht registrierter User)

Zur Wahrung unserer Interessen speichern wir zusätzlich zu den o.g. Informationen die IP-Adresse. Dies dient ausschließlich dem Zweck, dass Sie als Urheber des Kommentars identifiziert werden können. Rechtliche Grundlage ist die Wahrung berechtigter Interessen gem. Art 6 Abs 1 lit. f) DSGVO.
Kommentar abschicken
copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de/ (ID: 36406770 / LED & Optoelektronik)