Forschung
Der Forschungsschwerpunkt des Instituts für Theoretische Elektrotechnik und Photonik ist die optische Aufbau- und Verbindungstechnik für den Einsatz in mikroelektronischen Komponenten, Modulen und Systemen.
Die Motivation für dieses innovative Thema ist durch die Tatsache gegeben, dass die konventionelle elektrische Aufbau- und Verbindungstechnik zunehmend an ihre physikalisch bedingten Leistungsgrenzen stößt. Das begrenzte Datenrate-Länge-Produkt elektrischer Verbindungsstrukturen schränkt die durch die Halbleitertechnologie grundsätzlich möglichen Leistungssteigerungen mikroelektronischer Komponenten und Systeme ein. Darüber hinaus steigt der Aufwand zur Minimierung der Störaussendung und der Störempfindlichkeit gegenüber externen elektromagnetischen Feldern auf ein tolerierbares Maß überproportional mit der Frequenz bzw. Datenrate an. Dieses Problem wird sich in der Zukunft noch drastisch verschärfen, da die On-Chip-Taktfrequenz auf ca. 10 GHz ansteigen wird und das damit verbundene große Leistungspotential nur durch eine entsprechend leistungsfähige Verbindungstechnik vollständig genutzt werden kann.
Eine Lösung dieses Problems verspricht die optische Verbindungstechnik. Wie aus der Weitverkehrstechnik bekannt ist, lassen sich durch optische Verfahren Datenraten von mehr als 40Gbit/s pro Kanal problemlos übertragen. Ebenfalls spielen die bereits genannten EMV-Probleme eine untergeordnete Rolle. Diese grundlegenden Vorteile der optischen Signalübertragung können demnach die signifikanten Nachteile der elektrischen Verbindungstechnik aufheben. Die Integration optischer Verbindungen in mikroelektronische Systeme muss aber anderen Vorgaben genügen als den bereits aus der optischen Weitverkehrstechnik bekannten Randbedingungen. Vielmehr müssen die technologischen Standards und Toleranzen der entsprechenden Verbindungshierarchie auch auf die optischen Verbindungen übertragen werden. Hinzu kommen funktionale Anforderungen, die sich aus den Spezifikationen der Systemkomponenten sowie der Systemarchitektur ergeben.
Vor diesem Hintergrund konzentrieren sich die Forschungsarbeiten des Instituts auf die Modellierung, die Simulation und den Entwurf aktiver und passiver Komponenten sowie Architekturen für die optische Verbindungstechnik auf Komponenten, Modul- und Systemebene:
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Zur Bearbeitung dieser Aufgaben stehen u.a. zwei optische Labore zur Verfügung, die mit entsprechender Messtechnik (Dämpfungsmessplatz, Bitfehlermessplatz, etc.) ausgestattet sind.