De op laserlicht gebaseerde technologie biedt niet alleen veel hogere snelheden dan traditionele koperkabels en kopersporen op printplaten. Ook de afstanden die overbrugd kunnen worden zijn dankzij de fotonentechnologie groter, aldus Intel. De koperverbindingen worden hiertoe vervangen door dunne glasfiberdraadjes.

De vinding moet in de naaste toekomst een nieuw type computers mogelijk maken – van simpele netbooks tot supercomputers – waarin de bits en bytes niet via elektronen maar fotonen (lichtdeeltjes) worden verplaatst. Binnen microprocessors en andere chips blijven de elektronenstromen overigens als vanouds de data transporteren.

Intel verwacht dat organisaties flessenhalzen in hun datacentrum of serverpark kunnen wegnemen door de interne verbindingen op laserlicht te baseren. Daarnaast stelt de chipfabrikant een aanzienlijke besparing op energiekosten en ruimtebeslag in het vooruitzicht.

De vinding maakt het bijvoorbeeld mogelijk een datacentrum of supercomputer te bouwen die bestaat uit onderdelen die over een heel gebouw of zelfs campus verspreid staan opgesteld. Dat kan interessant zijn voor internetzoekmachines, aanbieders van cloud computing of financiële dienstverleners. Intel noemt als andere praktische toepassing van de bandbreedtes die straks mogelijk zijn een thuisbioscoop of videoconferentiezaal met een 3D-beeldscherm dat een hele wand vult.

Voor het prototype, dat werd gepresenteerd op de Integrated Photonics Researchconferentie in Monterey (Californië), heeft Intel voor het eerst vier zogeheten hybride siliciumlasers geïntegreerd in een transmissiechip. De lichtstralen van elke laser worden naar een optische modulator gestuurd die er een datastroom op codeert met een snelheid van 12,5 gigabit per seconde (Gbps).

De vier laserstralen worden daarna in een multiplexer samengevoegd tot een datastroom van 50 Gbps en toegevoerd aan een enkele glasvezeldraad. Aan de andere kant van de verbinding scheidt een geïntegreerde ontvangerchip de vier optische signalen weer (demultiplexer). De chip bevat ook vier lichtgevoelige chips (fotodetectors) die de data in elektrische signalen terugvertaalt.

In het laboratorium heeft het prototype meer dan een dag continu gewerkt (goed voor meer dan 1 petabit aan data) zonder dat enige fout in de overdracht optrad. Intel verwacht de snelheid van de fotonenverbinding verder te kunnen opvoeren tot 1 terabit per seconde, door meer lasers per chip te gebruiken en de optische modulator sneller te maken. Bij terabitsnelheden kan de volledige inhoud van een doorsneelaptop in 1 seconde worden overgebracht.

Justin Rattner, chief technology officer (CTO) van Intel, kenschetste de ontwikkeling van het prototype op de conferentie als een ‘doorbraak’. De behoefte aan snelle transmissie van massa’s gegevens wordt immers steeds groter.

De gangbare kopertechnologie voor verbindingen zit aan zijn fysieke grenzen. Snelheden boven 10 Gbps zijn lastig te realiseren. Er bestaat wel netwerkapparatuur voor snelheden tot 40 gigabit, maar die kost honderden dollars per verbinding en de afstanden zijn beperkt.

Data overbrengen met behulp van lichtdeeltjes lijkt dus de oplossing. Het gebruik van laserstralen en glasvezelkabel is weliswaar gemeengoed in de telecommunicatie, maar alleen voor hoofdverbindingen over grotere afstanden. De kosten staan toepassing binnen in alledaagse producten nog in de weg.

Door de toepassing van fabricagetechnieken uit de chipindustrie, waarbij duizenden lasers tegelijk op een ‘wafer’ worden geplaatst, denkt Intel de prijs van een ultrasnelle verbinding tot 1 dollar te kunnen reduceren. Voorlopig is fotonentransmissie nog niet rijp voor massaproductie. Dat zal nog tot omstreeks 2015 duren, verwacht Intel.

Aan het nu gebouwde prototype gingen diverse vindingen vooraf. In september 2006 presenteerde Intel met de Universiteit van Californië in Santa Barbara (UCSB) de eerste hybride siliciumlaser, een van de belangrijkste bouwstenen. Daartoe ontwikkelden ze samen een methode om indiumfosfide – een materiaal dat fotonen uitzendt – te ‘verlijmen’ met een laag silicium, dat het licht kanaliseert. In 2007 volgden snelle optische modulators en fotodetectors.