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Wissen & Umwelt

Schnellster Computer-Chip der Welt

Er ist viermal so leistungsstark wie der schnellste Intel-Chip. Forscher aus Karlsruhe haben ihn entwickelt. Mit einem revolutionären Verfahren. Licht war dafür nötig und eine gehörige Portion Hitze.

Der schnellste Computerchip der Welt (Foto: Uni Karlsruhe/IPQ)

Das Labor von Jürg Leuthold erinnert an einen Physik-Saal in der Schule. Ein großer Raum der vollgestopft ist mit Messgeräten, Kabel, vielen Computern und kleinen Bildschirmen. Ein bestimmter Rechner, zu dem viele Strippen hinführen, hat die besondere Aufmerksamkeit des Karlsruher Forschers. "Hier simulieren wir 2,6 Millionen Telefonanrufe gleichzeitig", sagt der gebürtige Schweizer nicht ohne Stolz. Denn der von ihm entwickelte Chip, der gerade mal so groß ist wie ein Daumennagel, kann diese Datenmenge ohne Probleme in einem Rutsch verarbeiten.

Fünf Jahre haben Professor Jürg Leuthold vom Institut für Photonik und Quantenelektronik (IPQ) in Karlsruhe und ein internationales Forscherteam gebraucht, den schnellsten Chip der Welt herzustellen. Die Wissenschaftler bauten einen Silizium-Chip, der Lichtsignale ultraschnell übertragen kann. "Durch die optische Lösung konnten wir, die durch die Elektronik bedingten Geschwindigkeitslimits, um den Faktor vier überschreiten."

Verkabelter Arbeitsplatz: Jürg Leuthold mit seinem wissenschaftlichen Mitarbeiter Luca Alloatti (Foto: Sascha Baron)

Verkabelter Arbeitsplatz: Jürg Leuthold (links) mit seinem wissenschaftlichen Mitarbeiter Luca Alloatti

Superchip verarbeitet 170,8 GBit/s.

Dass man Daten mit Licht viel schneller als mit Schaltkreisen übertragen kann, ist nicht neu und auch dem führenden Chiphersteller Intel bekannt. So meldete die Firma erst kürzlich die erste optische Signalverarbeitung bei 40 Gigabit pro Sekunde. Das war bisheriger Rekord. Der Chip aus Karlsruhe ist mehr als viermal so schnell und schafft 170,8 GBit pro Sekunde.

Um das zu erreichen, mussten die Wissenschaftler einen ganz neuen Weg gehen. Grundsätzlich wird das Licht in ultrawinzigen Bahnen durch den Siliziumchip geleitet. Ein feiner Spalt, gerade mal 200 bis 300 Nanometer breit. Ein menschliches Haar ist im Vergleich dazu 700 mal dicker. Um nun das Licht durch diesen Spalt extrem schnell leiten zu können, hat das Forscherteam unter der Leitung Leutholds ein organisches Molekül verwendet. "Wir erhitzen dieses Material bis zur Dampfphase und legen es dann auf die Siliziumstruktur. Danach bildet es einen homogenen festen Zustand. Die Moleküle füllen den Spalt komplett und gleichmäßig aus und verhindern so Streuverluste. Das war der Durchbruch!", so Leuthold.

Vor 15 Jahren kostete jeder Buchstabe Geld

Unzählige Versuche im Labor waren nötig, bis man diese Methode herausgefunden hatte. Doch die Mühe hat sich gelohnt. Die Forscher wurden mit einem Artikel in der renommierten Fachzeitschrift "Nature" geehrt. Seitdem steht das Telefon nicht mehr still. Unternehmen aus aller Welt wollen den Chip haben und prüfen derzeit die Praxistauglichkeit. Der Superchip verspricht nämlich nicht nur ein schnelleres Internet, sondern auch ein preisweiteres.

Schnellster Chip der Welt Flash-Galerie

Jürg Leuthold sieht die Geschwindigkeit aber längst noch nicht ausgereizt. "Die Zukunft wird immer unterschätzt", sagt der Karlsruher Forscher verschmitzt. "Vor 15 Jahren musste meine Frau für jeden Buchstaben einzeln bezahlen, die Sie über e-mail verschickte. Heute haben Sie einen 32-Mbit Internetanschluss und nutzen Ebay, Google und Youtube ganz selbstverständlich." Alleine in den letzten zehn Jahren habe sich die Geschwindigkeit des Internets um den Faktor 1000 erhöht.

Dreidimensionales Fernsehen

Niemand kann sich derzeit vorstellen, was man in zehn Jahren mit einem DSL-Anschluss anfangen kann, der tausendmal schneller ist, als heute. "Selbst wenn das Internet nur dreißigmal schneller ist als heute, sieht die Welt anders aus." Leuthold kann sich in der Zukunft einen normalen Flachbildfernseher nicht mehr vorstellen. "Das Fernsehbild wird dann dreidimensional sein, als Hologramm mitten im Wohnzimmer."

Autor: Sascha Baron

Redaktion: Judith Hartl

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