Keine Zukunftsmusik mehr, IC mit direktem optischen Anschluss.

Keine Zukunftsmusik mehr, IC mit direktem optischen Anschluss.Altera

Auf dem Globalpress Summit in Santa Cruz/Kalifornien kündigt Altera die Entwicklung von programmierbaren Logikbausteinen mit optischen Verbindungen bekannt.“Wir können mit optischen Interconnects sowohl die Komplexität als auch die Kosten und die Verlustleistungsaufnahme von Systemen in dramatischem Umfang senken“, erklärte Bradley Howe, Vice President IC Engineering bei Altera. „Mit den optischen Verbindungen können wir die Probleme überwinden, die wir mit der Signalintegrität bei Lösungen auf Kupferbasis haben.“

Altera will sowohl Chip-to-Chip als auch Chip-to-Card- und Chip-to-Backplane-Verbindungen ermöglichen. Andererseits betonte Bradley Howe: „Es handelt sich hierbei nicht um ein Photonik-Produkt, das einen Laser auf dem Chip enthält. Vielmehr geht es hier um die Integration der optoelektronischen Bauteile in das FPGA-Gehäuse. Auch diverse passive Bauelemente will Altera gleich mit im FPGA-Gehäuse integrieren.

Bis zur Auslieferung der ersten Produkte wird allerdings noch viel Zeit vergehen, gibt Bradley Howe zu bedenken: „Wir planen derzeit keinerlei Produktankündigungen, aber wir werden in diesem Jahr noch einen Demo-Baustein präsentieren.“ Dieser erste FPGA-Demonstrator mit optischem Steckverbinder an der Seite des „IC“-Gehäuses soll über einen optischen 11-GHz-Anschluss verfügen.

Der optische Steckverbinder soll sich am Rand des "IC"-Gehäuses befinden

Der optische Steckverbinder soll sich am Rand des „IC“-Gehäuses befindenAltera

Schlechte Augendiagramme sollen dann eine ganze Zeit lang nicht mehr zu den Problemen der FPGA-Anwender gehören. „Der Entwickler kann das FPGA an einem beliebigen Punkt auf dem Board platzieren und trotz hohen Übertragungsraten Leiterplatten aus Standardmaterialien nutzen, die ansonsten nur für langsame Signale zum Einsatz kommen – und das senkt die Kosten in beträchtlichem Umfang“, hebt Bradley Howe hervor und gibt zu bedenken, dass beispielsweise das für Kupfer-Interconnects notwendige „schnelle“ Leiterplattenmaterial Megtron 6 gut fünfmal so teuer ist wie eine Standard-FR4-Platine, die bei der Nutzung optischer Interconnects ausreicht. „So können die Designer eine wirklich zukunftssichere Backplane verwenden, wenn sie optische Verbindungen für besonders schnelle Signale verwenden. Die Bandbreite ist dann fast schon unbegrenzt, während mit Kupfer spätestens bei Datenraten über 28 Gbit/s erhebliche Probleme auf uns zukommen.“

Eine Folie aus der Altera-Präsentation zum Nachdenken

Eine Folie aus der Altera-Präsentation zum NachdenkenAltera

Mit den steigenden Bandbreiten-Anforderungen von Applikationen wie HD (High Definition)-Video, Cloud-Computing oder 3D-Spielen werden die bestehenden Kupfer-basierten Verbindungen zum limitierenden Innovationsfaktor. Altera nutzt Know-how im Bereich der System-Verbindungstechnologien, um direkte optische Verbindungen in künftigen Baustein-Gehäusen zu integrieren.

Damit können die Einschränkungen hinsichtlich Bandbreite und -Signalintegrität der Kupfer-Technologie überwunden werden. Bei rechen- und speicherintensiven Applikationen wie in Datenzentren können durch die Integration von optischen Interfaces in den Baustein-Gehäusen optische Steckverbindungen ersetzt und die Leistungsaufnahme um 70 bis 80 Prozent reduziert werden. Darüber hinaus wird die Port-Dichte bzw. Bandbreite um Größenordnungen erhöht. In Backplane-Anwendungen wie in der Verteidigungstechnik, Kommunikations-Infrastruktur oder Rundfunk-/Fernsehtechnik ersetzen die neuen Verbindungen teures Board-Material und Steckverbindungen, während wiederum die Bandbreite und die Signalintegrität gegenüber Kupfer-basierten Lösungen verbessert wird. Gleichzeitig entfällt dann auch so manches thermisches Problem.

Bradley Howe, VP bei Altera: "Wir planen derzeit keinerlei Produktankündigungen, aber wir werden in diesem Jahr noch einen Demo-Baustein präsentieren."

Bradley Howe, VP bei Altera: „Wir planen derzeit keinerlei Produktankündigungen, aber wir werden in diesem Jahr noch einen Demo-Baustein präsentieren.“Alfred Vollmer

Die Fähigkeit ein qualitativ hochwertiges optisches Signal zu treiben, hängt direkt von der Signal-Geschwindigkeit und -Qualität ab, wie sie von dem elektrisch-optischen Onchip-Interface vom Transceiver kommt. Die direkten optischen Schnittstellen haben auch das Potenzial für zukunftsweisende Backplanes und schaffen die Voraussetzung für höchste Bandbreiten, wie sie schon lange von den Systementwicklern gesucht werden.