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Analog-Digital-Wandler
02/21/2013

IBM-Forscher verdoppeln Internetgeschwindigkeit

Ein neuentwickelter Analog-Digital-Wandler des IBM-Forschungslabors Rüschlikon könnte die Internetgeschwindigkeit auf bis zu 100 Gigabit pro Sekunde steigern. Die neuen Bauelemente sollen in verschiedensten Geräten wie Supercomputern und Smartphones zum Einsatz kommen.

Wissenschaftler des IBM-Forschungslabors in Zürich und der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) haben einen neuartigen Analog-Digital-Wandler vorgestellt, durch den die Internetgeschwindigkeit auf 100 Gigabits pro Sekunde (Gb/s) gesteigert werden kann und damit die aktuell auf dem Markt erhältliche Geschwindigkeit verdoppelt würde. Er ist 60 Prozent schneller als aktuelle Systeme und verbraucht gleichzeitig deutlich weniger Energie. Mit bis zu einer Milliarde Analog-Digital-Umwandlungen pro Sekunde ermöglicht die Neuentwicklung eine schnellere Datenübertragungsrate für verschiedene Endgeräten, angefangen von Supercomputern bis hin zu Smartphones.

Umwandlung von analogen Signalen
Ein sogenannter Analog-Digital-Wandler kommt bei der Umwandlung von analogen Signalen, beispielsweise aus verschiedensten Sensoren, zum Einsatz. „Die meisten der derzeit marktüblichen ADCs wurden nicht dafür entwickelt, die riesigen Big Data-Anwendungen zu verarbeiten, mit denen wir heute umgehen müssen – es ist etwa so, als würde man versuchen, Wasser aus einem Feuerwehrschlauch durch einen Strohhalm zu leiten," erklärt Dr. Martin Schmatz, Manager des Systems Departments am IBM Forschungszentrum in Rüschlikon.

Parallelschaltung möglich
Der Prototyp des ADCs wurde in einem 32 Nanometer silicon-on-insulator CMOS-Prozess auf einer Fläche von nur 22x70 µm² hergestellt. Er generiert eine Milliarde Analog-Digital-Umwandlungen pro Sekunde und läuft bei einer Spannung von nur 1V und einer Leistungsaufnahme von 3.1 mW – dies ist schätzungsweise 30-mal weniger als ein Mobiltelefon im Ruhezustand verbraucht. Insbesondere erlaubt die neue Technologie die Parallelschaltung einer großen Anzahl von ADCs, was die große Geschwindigkeitssteigerung ermöglicht.

Dank seiner Geschwindigkeit und einer Auflösung von 8 Bits kann der ADC in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden: von Supercomputern und Datenzentren bis hin zu Unterhaltungselektronik, Kabelmodems, Set-Top-Boxen und mobilen Geräten. Die meisten Smartphones haben beispielsweise mehr als 10 ADCs, unter anderem für Temperatur-, Touchscreen- und Bewegungssensoren.

Urknall-Forschung
Es werde derzeit auch in Betracht gezogen, den neu entwickelten ADC für das DOME-Projekt und die Konvertierung der analogen Signale des Urknalls im Weltall zu nutzen. Ziel dieses Projekts ist eine grundlegende IT-Roadmap für das Square Kilometer Array (SKA), einem internationalem Projekt zur Entwicklung des weltweit größten und empfindlichsten Radioteleskops. Die analogen Daten, die das SKA aus dem Weltall sammeln wird, werden voraussichtlich dem 10-fachen des heutigen, weltweiten Internetverkehrs entsprechen. Der Analog-Digital-Wandler könnte laut IBM bereits 2014 Marktreife erlangen.

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