KI-Photonik – optische Interconnects für die Welt von morgen
ams OSRAM präsentiert „Wide-and-Slow“-Architektur für Scale-up, Scale-out und künftige Chip-to-Chip-Anwendungen in KI-Rechenzentren.
Microarray-Technologie für optische Interconnect mit hoher Datenrate
Kann Ihre Rechenzentrenarchitektur mit dem steigenden Bandbreitenbedarf von Künstlicher Intelligenz (KI) Schritt halten – ohne mehr Energieverbrauch, Wärmeentwicklung und Komplexität? Kupfer- und optische „Fast-and-Narrow“-Verbindungen stoßen an praktische Grenzen, sodass ein anderer Ansatz erforderlich ist. Daher entwickelt ams OSRAM optische „Wide-and-Slow“-Interconnects auf Basis von 2D-Mikroemitter-Arrays. Statt immer größere Datenmengen über eine begrenzte Anzahl komplexer Hochgeschwindigkeitskanäle zu übertragen, werden bei dieser Architektur die Daten auf eine Vielzahl paralleler Kanäle mit jeweils geringerer Übertragungsgeschwindigkeit verteilt. Das Ergebnis: eine neue optische Verbindungsarchitektur, die hohe Reichweite und geringe Latenzzeiten vereint und dabei Kosten- und Energieeffizienz gewährleistet.
Wie erreichen wir das? Unsere Vision von KI-Photonik kombiniert vier Bausteine zu einer vollständigen, optimierten Photonik-Engine:
- Emittieren: Mikroemitter-Arrays emittieren Lichtsignale mit hoher Bandbreitendichte
- Detektieren: Micro-Photodioden-Arrays wandeln Licht wieder in elektrische Signale zurück und stellen somit eine hohe Signalintegrität sicher
- Verarbeiten: Mixed-Signal-CMOS-ICs (wie etwa AFE) übernehmen die Signalverarbeitung und -konditionierung und wandeln Daten in digitale Signale um
- Integrieren: Fortschrittliches Packaging führt optische und elektronische Elemente zusammen
Entwickeln Sie Datacom-Lösungen für Hochleistungs- (High-Performance Computing, HPC) oder KI-Rechenzentren? Sprechen Sie mit unserem Team darüber, wie ams OSRAM Sie mit seiner Expertise in den Bereichen Mikroemitter, Mixed-Signal-Schaltungen und Photodioden bei Ihrer nächsten Architektur unterstützen kann.
Entwicklung effizienterer KI-Interconnects mit integrierter Photonik
Wie können Sie Ihre Bandbreitendichte verbessern, ohne zugleich die Leistungsaufnahme, Wärmeentwicklung oder Systemkomplexität zu erhöhen? ams OSRAM unterstützt Sie bei der Umsetzung eines „Wide-and-Slow“-Ansatzes, der leistungsstarke Konnektivität in KI- und HPC-Rechenzentren sicherstellt. Unsere kommenden Micro-Emitter-Arrays, Micro-Photodioden-Arrays und Mixed-Signal-CMOS-ICs sind darauf ausgelegt, als integrierte optische Bausteine nahtlos zusammenzuarbeiten. Damit erhalten Sie eine fundierte Grundlage für die Entwicklung effizienter, zuverlässiger und skalierbarer Verbindungen für Scale-up- (vertikale Skalierung), Scale-out- (horizontale Skalierung) und Chip-to-Chip-Anwendungen. Sie konzipieren optische Transceiver-Module, Interconnect-Architekturen oder Rechenzentrumssysteme? Gemeinsam mit ams OSRAM können Sie Bewertungen erstellen und in Modellen erproben, wie diese Technologien zu Ihren Anforderungen passen.
Höhere Bandbreitendichte ohne Engpässe – mit optischen Interconnects.
Traditionelle kupferbasierte Verbindungen (Links) stoßen bei Bandbreitendichte und Reichweite an ihre Grenzen – obwohl größere KI-Scale-up-Domains genau das erfordern. Unsere 2D-Mikroemitter-Arrays ermöglichen hochparallele optische Verbindungen und bieten dabei eine deutlich höhere Bandbreitendichte bei gleichzeitig kompakten Bauformen
Mehr Energieeffizienz und Systemleistung
Optische „Fast-and-Narrow“-Verbindungen auf Basis von High-Speed-Emittern erfordern ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis (Signal-to-Noise Ratio, SNR) und verursachen einen höheren Gesamtenergieverbrauch. Unsere „Wide-and-Slow“-Architektur nutzt einer Vielzahl von Emittern mit jeweils geringerer Übertragungsgeschwindigkeit parallel. Dies reduziert die Anforderungen an die Signalintegrität, vereinfacht die Elektronik und ermöglicht einen niedrigeren Energiebedarf pro Bit.
Geringe Latenz und minimale Latenzschwankungen
Zu den wesentlichen Vorteilen der „Wide-and-Slow“-Architektur zählen geringe Latenz und minimale Latenzschwankungen – beides entscheidende Faktoren für eng synchronisierte KI-Trainingssysteme. „Fast-and-Narrow“-Verbindungen nutzen komplexe digitale Signalverarbeitung (DSV), die jedoch Latenzzeit sowie Latenzschwankungen („Jitter“) verursacht. Im Gegensatz dazu weist „Wide-and-Slow“ geringere Latenzzeiten und geringeren Jitter auf. Ebenso sind die Anzahl der Signalverarbeitungsschritte und der Aufwand für die zeitliche Neuausrichtung/Synchronisierung gestörter/fehlerhafter Datensignale („Retiming“) signifikant reduziert: für vorhersehbare, stabile Paketübertragungszeiten.
Mehr Zuverlässigkeit durch Redundanz und Robustheit
„Single-Emitter“- oder „Low-Count“-Architekturen sind anfällig für Störungen, die ganze Verbindungen beeinträchtigen können. Die inhärente Redundanz von 2D-Mikroemitter-Arrays ermöglicht einen kontinuierlichen Betrieb, selbst wenn einzelne Emitter nicht ordnungsgemäß funktionieren oder ausfallen. Die für unsere „Wide-and-Slow“-Verbindungen verwendeten Materialsysteme haben ihre Zuverlässigkeit in Automotive- und Industrieanwendungen über Jahrzehnte hinweg unter Beweis gestellt und ermöglichen einen robusten Betrieb selbst in anspruchsvollen Umgebungen.
Mehr Reichweite und Flexibilität im Vergleich zu Kupfer
Künftige KI-Rechenzentren werden auf umfangreicheren Strukturen zum Ausbau von KI – „Scale-up-Fabrics“ – basieren, die sich über mehrere Ebenen erstrecken. Dies erfordert mehr Reichweite, um eine flexiblere Gestaltung der KI-Infrastruktur zu ermöglichen. Wo kupferbasierte Interconnects an nicht mehr ausreichen, ermöglicht der Ansatz von ams OSRAM eine bis zu zehnfach größere Reichweite.
Niedrige Gesamtbetriebs-kosten im Vergleich zu alternativen Lösungen
Die „Wide-and-Slow“-Architektur bietet gegenüber Lösungen wie Kupfer oder „Fast-and-Narrow“ einen attraktiven Wertbeitrag. Das Preis-Leistungs-Verhältnis bezogen auf die Bandbreite (Euro pro Gbit/s) bewegt sich nahe dem Niveau von Kupfer, wobei zugleich deutliche Vorteile bei Reichweite und Bandbreite zu verzeichnen sind. Im Vergleich zu „Fast-and-Narrow“ wird ein niedrigerer Preis pro Bandbreite erwartet.
Hohe Ausbeute und skalierbare Produktion – bewährt in der Praxis
Fertigungs- und Packaging-Partner sind auf eine hohe Fertigungsausbeute sowie eine skalierbare Produktion mit klar definierten Prozessfenstern und Teststrategien angewiesen. ams OSRAM ist ein Vorreiter bei der Entwicklung und Großserienfertigung von Mikroemittern. Ein Beleg dafür sind die Volumenlieferungen von EVIYOS-Produkten an die Automobilindustrie seit 2023.
Eine zukunftsweisende Plattform für Architekturen der nächsten Generation
Die Industrie stößt zunehmend an die physikalischen und wirtschaftlichen Grenzen einer bloßen Skalierung der Geschwindigkeit. Unser Ansatz verlagert das Skalierungsparadigma von „schneller“ zu „mehr Parallelität“ – und schafft so eine zukunftssichere Plattform für optische Interconnects, die auf die neu entstehenden Chiplet- und KI-Systemarchitekturen ausgerichtet sind. Die Plattform skaliert zudem über die Array-Dichte statt ausschließlich über die Kanalleistung (Lane Performance) und bietet damit eine langfristigere und nachhaltigere Perspektive.
Warum ams OSRAM?
Wegweisende „Wide-and-Slow“-Architektur für optische Interconnects der nächsten Generation
Größere KI-Scale-up-Domains erfordern Interconnects, die auf Leistung, Latenz, Bandbreitendichte und Zuverlässigkeit gleichermaßen ausgelegt sind. Die „Wide-and-Slow“-Architektur von ams OSRAM verteilt Daten über dichte, parallele optische Kanäle. Damit stellt sie jene Reichweite und vorhersehbare, geringe Latenz zur Verfügung, die größere KI-Netzwerkarchitekturen („KI-Fabrics“) erfordern – ohne Kosten- und Energieeffizienz aus dem Blick zu verlieren.
Alle Bausteine der Photonik-Engine unter einem Dach
ams OSRAM führt die Bausteine einer Photonik-Engine zusammen: Mikroemitter-Arrays, Mikro-Photodioden-Arrays, Mixed-Signal-CMOS-ICs, Optiken und fortschrittliches Packaging. Dieser integrierte Ansatz ermöglicht es, Emission, Detektion, Verarbeitung und Integration auf Systemebene zu optimieren.
Als globaler Hersteller mit ausgewiesener Expertise in der Halbleiter-, Emitter- und Sensorproduktion ist ams OSRAM bestens positioniert, um die Anforderungen an sehr hohe Stückzahlen von Interconnects für die vertikale Skalierung von Künstlicher Intelligenz („KI-Scale-up“) zu erfüllen. Unser Qualitätsansatz basiert auf bewährten Fertigungsverfahren, Erfahrung in der Integration von Komponenten speziell für den Automobilbereich und einem Fokus auf Zuverlässigkeit, Produktionsfähigkeit sowie kontinuierliche Lieferfähigkeit.
Arbeiten Sie an der nächsten Generation von Konnektivität in KI-Rechenzentren? Das Optical-Interconnect-Team von ams OSRAM ist gerne für Sie da, um Ihre Anforderungen zu besprechen und Möglichkeiten für eine gemeinsame Entwicklung der optischen Interconnects von morgen auszuloten.
KI-Photonik-Demonstrator: optische Interconnects für KI-Scale-up
KI-Scale-up-Netzwerke erfordern optische Interconnects, die hohe Bandbreitendichte und Reichweite mit effizienter Faserkonnektivität vereinen.
Auf der ECOC 2026, Europas führender Fachveranstaltung für optische Kommunikation und Glasfasertechnologie, demonstrierte ams OSRAM einen neuartigen Ansatz, der KI-Scale-up-Konnektivität auf Basis seiner 850nm-Dünnschicht-microVCSEL-Technologie und einer hochparallelen „Wide-and-Slow“-Optikarchitektur ermöglicht.
Gemeinsam mit BizLink, einem weltweit führenden Anbieter von Interconnect-Lösungen, entwickelte das Unternehmen einen Live-Demonstrator: Ein hochdichtes microVCSEL-Array wird mit einer steckverbinderbasierten Multicore-Faserlösung kombiniert, um die Kommunikation über eine Vielzahl optischer Kanäle zu veranschaulichen. Mit dem Demo-Aufbau wurde eine Datenübertragung über Entfernungen von bis zu 30 Metern erreicht. Damit wurde deutlich, wie hochparallele optische Verbindungen die Konnektivitätsanforderungen künftiger KI-Infrastrukturen erfüllen können.
Die Live-Demo verpasst? Sehen Sie sich das Demo-Video an und erleben Sie die Technologie in Aktion.
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- Oktober 15 - Oktober 17, 2026, online
Raytheon Workshop for Optics & Photonics Processing
- Oktober 20, 2026, Sunnyvale, CA, United States
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- November 9, 2026, Regensburg, Germany
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