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IEDM 2016, San Francisco

Menschliche Hypervernetzung

7. Dezember 2016, 7:53 Uhr | Gerhard Stelzer

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Der Technologie-Baukasten von Leti

Die Wertschöpfungskette der Vernetzung, die Sensorik, Kommunikation, Datenverarbeitung und Speicherung, Energyharvesting, Cyber-Sicherheit und Dienste umfasst, hängt von wichtigen Schlüssel-Bausteinen ab, von Sensoren bis hin zu Kommunikationsnetzen, einschließlich dem Mobilfunknetz der 5. Generation (5G). Diese Elemente werden ein vollständiges Internet der Dinge (IoT) bereitstellen, das Service-Angebote unabhängig von Geographie und Zeitzonen ermöglicht. Leti partizipiert in den europäischen 5G-Initiativen, wobei Semaria fünf wesentliche Ziele genannte hat:
1.   Niedrige Latenzzeiten: Ende-zu-Ende-Latenzzeiten in der Größenordnung von weniger als 5 ms und auf der Funkstrecke weniger als 1 ms.
2.   Spitzendatenraten von mehr als 50 Gbit/s bei langsamer Bewegung
3.   Stabile 5G-Dienste bei Geschwindigkeiten von 300 bis 500 km/h
4.   Energieeffizienz um den Faktor 50 bis 100 besser als gegenwärtige Systeme
5.   Gleichzeitige Verbindungen für 1 Mio. Teilnehmer pro Quadratkilometer.
Bei 5G wird es ohne das mm-Wellen-Band nicht gehen. Deshalb hat Leti Silizium-Interposer-Substrate entwickelt, die mm-Wellen-Antennen integrieren.
Neben drahtlosen Technologien sind allerdings auch optische Datenübertragungsverfahren für die hohen zukünftigen Datenraten erforderlich. Hier vereinfachen Silizium-integrierbare photonische Elemente den Aufbau von Kommunikationssystemen. Leti hat dazu ein Verfahren entwickelt, mit dem sich III/V-Halbleiter-Laser auf Standard-Silizium-Wafer bonden lassen. Das teure III/V-Halbleitermaterial wird nur dort aufgebracht, wo photonische Funktionen realisiert werden müssen.
In Prozessoren und bei Speichern für Computing-Aufgaben geht es darum, das globale Optimum zwischen Rechenleistung und Energieaufnahme zu finden. Dabei sind dreidimensionale Schaltungen ein vielversprechender Ansatz. Für eine hochdichte 3D-Integration hat Leti »Cool Cube« entwickelt, ein Verfahren, das eine hohe Kontaktdichte zwischen den gestapelten Chips ermöglicht. Selbst-Organisation ermöglicht zunächst Kontaktabstände (Pitches) von 1 bis 5 µm, CoolCube hingegen bringt es dann auf Kontaktabstände von 0,05 bis 0,1 µm.
Mit dem Partnerinstitut CEA-List zusammen treibt Leti neuromorphisches Computing voran. Das Ergebnis ist ein Spiking Neural Network Beschleuniger für die digitale Signalverarbeitung. Der Chip »Reptile« besteht aus drei Kacheln mit jeweils 12 Neuronen.
Parallel dazu beschäftigt man sich in Grenoble auch mit Quanten-Computing auf Silizium-Basis und hat ein dazu eine Qbit-Implementierung in Silizium realisiert.