MicroVCSELs sollen KI-Datenverbindungen effizienter machen

Mit immer größeren KI-Clustern wächst die Datenmenge, die zwischen Prozessoren, Beschleunigern und anderen Komponenten übertragen werden muss. Elektrische Verbindungen stoßen dabei zunehmend an Grenzen bei Reichweite, Bandbreite und Energieverbrauch. ams Osram setzt deshalb auf hochparallele optische Verbindungen und hat dafür eine neue Dünnschicht-VCSEL-Plattform für eine Wellenlänge von 850 nm entwickelt.

Kern der Technologie sind adressierbare microVCSEL-Arrays mit einem Pitch von 25 µm. Die einzelnen oberflächenemittierenden Laser lassen sich dicht nebeneinander anordnen und separat ansteuern. Die Arrays werden auf Substraten mit Silizium-TSVs (Through-Silicon Vias) integriert. Diese vertikalen elektrischen Verbindungen sollen eine hohe Packungsdichte ermöglichen und bilden zugleich eine Voraussetzung für kompakte dreidimensionale photonische Aufbauten.

Nach Angaben von ams Osram wurde mit der Plattform bereits eine fehlerfreie Datenübertragung mit 32 Gbit/s im NRZ-Verfahren demonstriert. Die Energieaufnahme gibt das Unternehmen mit rund 0,25 pJ pro übertragenem Bit an. In Zuverlässigkeitstests seien zudem nach mehr als 2.000 Betriebsstunden bei erhöhter Sperrschichttemperatur und einer Strombelastung oberhalb der Spezifikation keine Ausfälle aufgetreten.

amsOsram: Über 300 Mio. Euro für innovative Optoelektronik

Der Bund und Bayern stellen amsOsram eine Förderung von mehr als 300 Mio. Euro über die nächsten fünf Jahre in Aussicht. Das Geld soll Investitionen in den Standort Regensburg und die Entwicklung neuartiger Chiptechnologien unterstützen.

Wide-and-Slow verteilt Daten auf viele optische Kanäle

Technisch unterscheidet sich der Ansatz von vielen derzeitigen Strategien für optische Datenübertragung. Statt die Datenrate weniger einzelner optischer Kanäle immer weiter zu erhöhen, verteilt eine sogenannte Wide-and-Slow-Architektur den Datenstrom auf eine große Zahl paralleler Kanäle mit jeweils geringerer Datenrate.

Damit sinken die Anforderungen an die einzelnen Übertragungskanäle und an die zugehörige Elektronik. Gleichzeitig lässt sich die Gesamtbandbreite über die Zahl der parallelen Kanäle skalieren. ams Osram sieht darin Potenzial, Leistungsaufnahme und Latenz optischer Interconnects zu reduzieren.

Die hohe Zahl paralleler Kanäle stellt allerdings neue Anforderungen an die optische Kopplung. Gemeinsam mit BizLink hat ams Osram deshalb einen Demonstrator aufgebaut, der ein adressierbares zweidimensionales microVCSEL-Array mit einer steckbaren Multicore-Faser verbindet. Die einzelnen Faserkerne übernehmen dabei die parallelen optischen Übertragungskanäle.

Der Demonstrator nutzt 850-nm-VCSELs und ist für Multimode-Fasertechnik ausgelegt. Damit zielt die Entwicklung auf vergleichsweise kurze optische Verbindungen innerhalb von KI-Infrastrukturen, bei denen eine hohe Bandbreite und Packungsdichte bei geringer Energieaufnahme gefragt sind.

ams Osram verkauft Geschäft mit CMOS-Bildsensoren an Indie

ams Osram verkauft sein Geschäft mit CMOS-Bildsensoren an Indie Semiconductor und setzt damit die strategische Neuausrichtung fort. Im Mittelpunkt stehen der Ausbau von Digital Photonics und die weitere Entlastung der Finanzstruktur.

3D-Photonik-Stacks sollen Sender und Empfänger integrieren

Als nächsten Entwicklungsschritt arbeitet ams Osram an dreidimensional integrierten Photonik-Stacks. Diese sollen microVCSEL-Arrays auf der Senderseite, Mikro-Photodioden-Arrays auf der Empfängerseite und Mixed-Signal-CMOS-Elektronik in einem integrierten Aufbau zusammenführen.

Die Fertigungstechnologie dafür stammt teilweise aus einem anderen Anwendungsfeld. Die adressierbaren Mikroemitter, CMOS-Integration sowie Wafer- und Packaging-Prozesse basieren nach Angaben des Unternehmens auf Technologien, die unter anderem für die EVIYOS-Lichtquelle für adaptive Fahrzeugscheinwerfer entwickelt wurden. ams Osram überträgt diese Fertigungsplattform nun auf optische Datenverbindungen.

Auf der ECOC 2026 in Málaga zeigen ams Osram und BizLink den Multicore-Faser-Demonstrator erstmals ausgewählten Kunden und Industriepartnern. Damit soll vor allem demonstriert werden, wie sich eine große Zahl einzeln adressierbarer optischer Kanäle mit einer passenden Faser- und Steckverbindertechnik zu einem skalierbaren Interconnect verbinden lässt.