Glasvezel is de gewoonste zaak van de wereld. Maar wegens het ontbreken van praktisch inzetbare optische geheugenschakelingen moet voor het routeren nog telkens worden teruggeschakeld naar ‘ouderwetse’ op elektriciteit gebaseerde circuits. Naarmate de datasnelheden stijgen, nemen het energieverbruik en de kans op overspraak bij hybride opto-elektronische schakelingen drastisch toe.

IMEC’s optische RAM gebruikt voor het in stand houden van de opgeslagen data ‘enkele milliwatts’, vertelt project-coördinator Geert Morthier desgevraagd. Dat is weinig voor een optische schakeling, maar nog altijd in dezelfde ordegrootte als het stroomverbruik van de al decennia lang doorontwikkelde elektronische geheugens. Ook het signaalrendement (de mate waarin de gebruikte energie er data-dragend uitkomt) van Imec’s chip ligt met circa 10 procent niet opvallend hoog (90 procent van de energie vervalt tot warmte, die moet worden afgevoerd).

Het grote voordeel van de optische schakeling is echter dat het energieverbruik vrijwel niet toeneemt als de schakelsnelheid wordt opgevoerd. Bij enkele tientallen gigabits per seconde is dat nog steeds niet meer dan enkele milliwatts. En dat maakt het optische RAM van de Belgen tot een zeer verleidelijke kandidaat voor het vervangen van de kostbare en qua schakelcapaciteit tegen zijn grenzen aanlopende opto-elektronische schakelcomponenten in glasvezelnetwerken. Bovendien verwacht Morthier de technologie in de komende jaren nog aanmerkelijk – ‘mogelijk met een factor tien’ – te verbeteren wat betreft stroomverbruik.

Het optische geheugen van IMEC bestaat uit ultra-compacte microschijflasers in de vorm van indiumfosfide membranen met een diameter van 7,5 µm. In dergelijke microschijflasers plant licht zich links- dan wel rechtsom voort; tussen deze twee draairichtingen wordt met behulp van optische pulsen geschakeld. De lasers zijn heterogeen geïntegreerd op silicium golfgeleidercircuits die de verschillende geheugencellen optisch verbinden via microscopische siliciumbanen. Deze aanpak maakt het mogelijk om voor de productie van optische chips gebruik te maken van de sterk ontwikkelde technologie die nu wordt gebruikt voor de productie van ‘conventionele’ micro-elektronische chips.

Behalve RAM zullen voor een praktische implementatie van optische schakelcomponenten in glasvezelnetwerken ook andere ‘logische’ schakelingen nodig zijn, met functies als AND, OR of NOT. De eerste aanzetten daartoe zijn er inmiddels en het onderzoek en ontwikkelingswerk zal de komende jaren onder meer gericht zijn op de perfectionering daarvan.

Behalve IMEC en INTEC waren ook TU Eindhoven en INL (Instituut voor Nanotechnologie van Lyon) en IBM betrokken bij het project, dat geëntameerd werd in het kader van de Europese FP7-programma’s HISTORIC en WADIMOS. De betrokkenheid van bedrijven als IBM betekent niet dat andere commerciële partijen achter het net vissen wat betreft de kennisontwikkeling binnen deze programma’s. Alle generieke kennis uit de projecten wordt gepubliceerd, in de vorm van artikelen en rapporten die opvraagbaar zijn, vertelt Morthier. Alleen heel specifieke gegevens, zoals concrete chip-layouts, worden als vertrouwelijk behandeld.