ÌÇÐÄÊÓƵ

Siliziumphotonik Dies wurde nicht von heute auf morgen zur Realit?t in der Fertigung, und nur wenige Menschen haben diesen Weg so unmittelbar gepr?gt wie Dr. Yusheng Bian. Bian, der k¨¹rzlich f¨¹r seine bahnbrechenden Beitr?ge zum Thema ? Siliziumphotonik ¡° zum ernannt wurde, hat fast ein Jahrzehnt bei ÌÇÐÄÊÓƵ damit verbracht, die Innovationen voranzutreiben, die skalierbaren CMOS-Plattformen f¨¹r die Massenproduktion zugrunde liegen. Nach seiner Auszeichnung als ?Optica Fellow¡° auf der OFC haben wir uns mit Bian zusammengesetzt und ihn gebeten, ¨¹ber den langen Weg von der fr¨¹hen Forschung bis zum praktischen Einsatz sowie ¨¹ber die Dynamik nachzudenken, die diese Technologie derzeit vorantreibt.

F: Was hat Sie urspr¨¹nglich in den Bereich der ? Siliziumphotonik ¡° gezogen, lange bevor dieser so bekannt wurde wie heute?

Die CMOS-Technologie wird seit Jahrzehnten weiterentwickelt und bildet die Grundlage f¨¹r einen Gro?teil der modernen Datenverarbeitung, was enorme Auswirkungen auf den Alltag hat. Was mich urspr¨¹nglich f¨¹r ? Siliziumphotonik ¡° begeistert hat, war die Erkenntnis, dass dasselbe Siliziumsubstrat, das in der Elektronik verwendet wird, auch zur Lichtf¨¹hrung genutzt werden kann.

Dieses Licht ist f¨¹r das menschliche Auge nicht sichtbar. Es liegt in Wellenl?ngenbereichen wie dem nahen Infrarot, doch die Vorstellung, dass Silizium Licht leiten k?nnte, war ?u?erst spannend. Noch ¨¹berzeugender war die Tatsache, dass dieselbe Plattform sowohl elektronische als auch photonische Signale unterst¨¹tzen konnte. Das bedeutete, dass man beide integrieren konnte, was nicht nur die Lichtleitung, sondern auch die elektrische Steuerung von Licht sowie die Umwandlung zwischen optischen und elektrischen Signalen erm?glichte. Hier besteht eine starke Verbindung, die auf der Gemeinsamkeit einer einzigen, gut etablierten Technologieplattform beruht.

Da Silizium bereits ¨¹ber ein ausgereiftes ?kosystem verf¨¹gt, schafft diese Konvergenz Vertrauen in die Skalierbarkeit der Technologie. Grunds?tzlich bietet die Photonik gegen¨¹ber der Elektronik klare Vorteile f¨¹r den Datentransport, darunter geringere Verluste, h?here Bandbreite und verbesserte Signalintegrit?t. All dies lie? es wie eine Richtung erscheinen, die echten Mehrwert schaffen und die Funktionsweise von Systemen nachhaltig ver?ndern k?nnte.

Zu Beginn meiner Karriere war noch nicht sicher, ob ? Siliziumphotonik ¡° sich zu einer L?sung entwickeln w¨¹rde, die sich in Serie herstellen l?sst und wirtschaftlich rentabel ist. Es herrschte echte Unsicherheit. Doch das Potenzial dieser Technologie und die Begeisterung, die sie weckte, haben mich dazu motiviert, weiterzumachen. Heute ist es f¨¹r mich unglaublich befriedigend zu sehen, wie sich dieser Wandel vollzieht und wie die Technologie in praktischen Anwendungen zum Einsatz kommt.

F: WAuf welche Aspekte haben Sie im Bereich ? Siliziumphotonik ¡° besonders viel Wert gelegt?

Ich glaube, dass sowohl ÌÇÐÄÊÓƵ als Unternehmen als auch ich pers?nlich in den letzten Jahren enorme Fortschritte gemacht haben. Wir beobachten derzeit, wie sich KI-Rechenzentren so weit entwickeln, dass herk?mmliche elektronische L?sungen auf Kupferbasis mit den steigenden Datenanforderungen nicht mehr Schritt halten k?nnen, insbesondere was den Datentransfer zwischen Chips und ¨¹ber Rechenzentren hinweg betrifft.

Aus diesem Grund gilt die Photonik heute weithin als integraler Bestandteil der Daten¨¹bertragung der n?chsten Generation und ersetzt Kupfer dort, wo elektronische Verbindungen nicht mehr skalierbar sind. Sie erm?glicht power geringeren power , gr??ere ?bertragungsentfernungen und eine deutlich bessere Signalintegrit?t.

Dies stellt einen echten Paradigmenwechsel dar: weg von der herk?mmlichen Kupferverkabelung hin zu Glasfaser und nun hin zur direkten Integration optischer Funktionen in ? Siliziumphotonik ¡° ¨C sogenannte photonische Engines ¨C, die sehr nahe an elektronischen Systemen platziert werden k?nnen.

Frage: Hatten Sie diesen durch KI ausgel?sten Nachfrageboom bei ? Siliziumphotonik ¡° erwartet?

Selbst vor einem Jahrzehnt, als wir unsere ? Siliziumphotonik ¡°-Technologie etwa zwischen 2016 und 2017 auf den Markt brachten, war dies noch nicht offensichtlich. Damals trat ich bei ÌÇÐÄÊÓƵ als erster F&E-Ingenieur mit Schwerpunkt auf ? Siliziumphotonik ¡° ein. Wir wussten damals zwar, dass ? Siliziumphotonik ¡° auf dem Vormarsch war, doch branchenweit gab es keinen klaren Konsens dar¨¹ber, dass diese Technologie Kupfer oder herk?mmliche elektronische L?sungen endg¨¹ltig ersetzen w¨¹rde.

In den letzten Jahren haben uns der KI-Boom, die steigende Nachfrage nach Rechenzentren und die starke Dynamik des ?kosystems deutlich mehr Zuversicht gegeben. Die Photonik ist mittlerweile eindeutig eine der unverzichtbaren L?sungen, die in Rechenzentren ben?tigt werden, um die derzeitigen Engp?sse bei Bandbreite, power Signalintegrit?t zu beheben.

Ich w¨¹rde nicht sagen, dass dies eine gro?e ?berraschung oder v?llig unerwartet war, aber wir beobachten durchweg ein starkes Vertrauen und eine echte Dynamik in Richtung photonischer L?sungen. Und das geht ¨¹ber Rechenzentren hinaus. Wir beobachten auch eine zunehmende Verbreitung in Bereichen wie Photonik-Computing, Quantencomputing, Sensorik und anderen aufstrebenden Anwendungsbereichen.

Ich w¨¹rde die Photonik noch nicht als allgegenw?rtige L?sung bezeichnen, aber sie findet als Ersatz ¨C oder Erg?nzung ¨C zu modernsten elektronischen Technologien zunehmend Verbreitung. In den n?chsten zehn Jahren erwarten wir bedeutende Fortschritte und einen umfassenden Einsatz in diesen Bereichen.

Frage: ? Siliziumphotonik ¡° scheint heute sowohl etabliert zu sein als auch sich st?ndig weiterzuentwickeln. Wie sehen Sie dieses Gleichgewicht?

Wenn man sich ansieht, was heute bereits in Produktion ist und von gro?en Rechenzentrumsbetreibern ¨C Unternehmen wie Google, NVIDIA und Meta ¨C weitl?ufig eingesetzt wird, dann sind das vor allem steckbare optische Module. Dabei handelt es sich um optische Module, die in sehr gro?en St¨¹ckzahlen ausgeliefert werden und weltweit, in den USA, in China und auf anderen wichtigen M?rkten, einen Umsatz in Milliardenh?he generieren. Diese Technologie ist bereits etabliert und weit verbreitet.

Neben steckbaren optischen Modulen zeichnen sich zwei weitere Paradigmen ab. Das erste ist der ?bergang von herk?mmlichen steckbaren optischen Modulen zu sogenannten ?Co-Packaged Optics¡°. Dabei handelt es sich um eine kompaktere L?sung, bei der das optische Modul wesentlich n?her an die Recheneinheit, wie beispielsweise den Switch-ASIC, herangef¨¹hrt wird. NVIDIA treibt beispielsweise Innovationen in diesem Bereich aktiv voran. Dies ist nur der erste Schritt in Richtung zuk¨¹nftiger Daten¨¹bertragungsarchitekturen.

Dar¨¹ber hinaus wird erwartet, dass die Photonik auch im Bereich des Quantencomputings eine entscheidende Rolle spielen wird. ÌÇÐÄÊÓƵ verf¨¹gt ¨¹ber umfassende Kompetenzen bei integrierten 300-mm-CMOS-Plattformen, die zahlreiche Quantenanwendungen unterst¨¹tzen. Wir sind vor einigen Jahren eine Partnerschaft mit PsiQuantum eingegangen, um branchenf¨¹hrende Quantencomputing-Plattformen zu entwickeln, die den Anforderungen der Zukunft gerecht werden.

Ein weiterer wichtiger Bereich ist LiDAR. Im Zuge der Entwicklung hin zu autonomen Fahrzeugen gibt es Bestrebungen, herk?mmliche, sperrige LiDAR-Systeme ¨C wie die rotierenden Einheiten, die man heute an Fahrzeugen sieht ¨C durch wesentlich kleinere, chipgro?e photonische L?sungen zu ersetzen. ? Siliziumphotonik ¡° hat das Potenzial, diesen ?bergang zu erm?glichen. Auch im Bereich der Sensorik, einschlie?lich der biomedizinischen Sensorik, bieten sich erhebliche Chancen. Dies sind alles Bereiche, in denen wir erwarten, dass die Photonik und insbesondere ? Siliziumphotonik ¡° im n?chsten Jahrzehnt weiter Fu? fassen werden.

F: Was macht ÌÇÐÄÊÓƵ im Bereich ? Siliziumphotonik ¡° besonders wettbewerbsf?hig?

ÌÇÐÄÊÓƵ ist als f¨¹hrender Anbieter fortschrittlicher 300-mm-CMOS- foundry s bekannt. Einer der entscheidenden Vorteile der Kombination eines CMOS- foundry s mit Siliziumphotonik ist die M?glichkeit, dieselbe Halbleitertechnologieplattform ¨C dasselbe ?Silicon-on-Insulator¡°-Substrat ¨C zur F¨¹hrung und Ausbreitung von Licht zu nutzen. Diese Konvergenz ist unglaublich leistungsstark.

Eine der gr??ten St?rken von ÌÇÐÄÊÓƵ ist das umfassende Fertigungs-Know-how und das gut ausgebaute ?kosystem, das die Bereiche Ger?te, Physik, Fertigung und Integration auf Systemebene umfasst. Damit positioniert sich ÌÇÐÄÊÓƵ als f¨¹hrender ? foundry ¡°, der in der Lage ist, Innovationen im Bereich ? Siliziumphotonik ¡° voranzutreiben ¨C nicht nur auf Forschungsebene, sondern auch durch Technologieentwicklung bis hin zur Gro?serienfertigung.

Dieser ?bergang ¨C von der Forschung hin zu serienreifen Anwendungen in der Praxis ¨C ist in akademischen Labors oder kleinen Forschungsumgebungen nur schwer zu bew?ltigen. Bei ÌÇÐÄÊÓƵ konzentrieren wir uns auf die Gro?serienfertigung, um praxisnahe, serienreife Produkte zu unterst¨¹tzen.

?ber die internen Kompetenzen hinaus arbeitet ÌÇÐÄÊÓƵ eng mit Partnern aus dem ?kosystem zusammen ¨C OSATs, Zulieferern, Anbietern und anderen Kooperationspartnern ¨C, um die Grenzen der ? Siliziumphotonik ¡°-Technologie weiter zu verschieben. Jede Anerkennung, die mir zuteilwird, sollte nicht als pers?nliche Leistung betrachtet werden, sondern als Ausdruck der Leistung des gesamten ? Siliziumphotonik ¡°-Teams und des gesamten ?kosystems, mit dem wir zusammenarbeiten.

Zudem haben wir unsere Position durch j¨¹ngste ?bernahmen gest?rkt, darunter AMF und die ? Siliziumphotonik ¡°-Sparte von Infinilink. AMF sorgt f¨¹r eine wichtige geografische Diversifizierung, insbesondere in Asien, und verschafft uns eine gr??ere Produktionskapazit?t. Infolgedessen wird ÌÇÐÄÊÓƵ von Branchenquellen weithin als weltweit gr??ter reiner Halbleiterhersteller bezeichnet. AMF erweitert zudem die Kundenabdeckung ¨¹ber verschiedene Anwendungsbereiche hinweg. Im Bereich der Datenkommunikation gibt es beispielsweise verschiedene optische B?nder ¨C O-Band, C-Band ¨C, die man sich einfach als unterschiedliche ?Farben¡° des Lichts vorstellen kann. AMF erm?glicht es uns, Kunden und Anwendungen zu bedienen, die von unseren bestehenden US-Fabriken nicht vollst?ndig abgedeckt werden.

Dar¨¹ber hinaus st?rkt die Technologie von Infinilink unsere IP-Entwicklungskapazit?ten, sodass wir unseren Kunden nicht nur PDKs, sondern auch Dienstleistungen im Bereich ? Siliziumphotonik ¡°-IP anbieten k?nnen und ihnen damit umfassendere L?sungen auf Systemebene bereitstellen k?nnen.

F: Welche technischen Herausforderungen m¨¹ssen noch bew?ltigt werden, damit ? Siliziumphotonik ¡° noch schneller vorankommt?

Siliziumphotonik entwickelt sich weiterhin, insbesondere da KI-Rechenzentren diese enorme Nachfrage weiterhin vorantreiben und der Bedarf an h?heren Bandbreiten und geringerem Stromverbrauch anh?lt. Aus praktischer Sicht steigert das Photonik-Team die Datenraten von 100 Gigabit pro Sekunde auf 200 und strebt nun die 400-pro-Lane-Klasse an. Dies stellt einen bedeutenden Sprung dar, der mehr Daten pro Kanal bei h?heren Geschwindigkeiten und geringerem Stromverbrauch erm?glicht. Wir sind ¨¹berzeugt, dass wir bei diesen Bem¨¹hungen eine Vorreiterrolle einnehmen und die Grenzen auch weiterhin verschieben werden.

F: Was begeistert Sie pers?nlich an Ihrer Arbeit?

Ich bin zutiefst dankbar, Teil dieses multidisziplin?ren Teams zu sein. Jeden Tag arbeite ich mit talentierten Kollegen aus unterschiedlichen Bereichen zusammen, gewinne neue Perspektiven und lerne st?ndig dazu. Es handelt sich um eine neuartige Technologie voller M?glichkeiten, und Zusammenarbeit ist unerl?sslich, um sie voranzubringen. Auch Beharrlichkeit war entscheidend. Neugierig zu bleiben und angesichts von R¨¹ckschl?gen widerstandsf?hig zu bleiben, macht den entscheidenden Unterschied aus. Tats?chlich werden viele der Herausforderungen, denen wir begegnen, letztendlich zu Katalysatoren f¨¹r Innovation. Habt keine Angst vor Fehlern, denn Fortschritt entsteht durch interdisziplin?re Zusammenarbeit.

F: Was bedeutet es f¨¹r Sie, zum Optica Fellow ernannt zu werden?

Ich war sowohl begeistert als auch dem¨¹tig, diese Auszeichnung zu erhalten, denn es war das erste Mal bei ÌÇÐÄÊÓƵ, dass wir einen ?Optical Fellow¡° hatten. Optica ist die gr??te Fachgesellschaft im Bereich Optik und Photonik ¨C nicht nur Siliziumphotonik ¨C, daher f¨¹hlte ich mich sehr geehrt. Diese Auszeichnung ist jedoch nicht nur eine pers?nliche Leistung. Sie spiegelt die gemeinsamen Beitr?ge, die Innovationskraft und die Zusammenarbeit des gesamten ÌÇÐÄÊÓƵ- Siliziumphotonik -Teams in den letzten zehn Jahren wider. Ich freue mich also sehr ¨¹ber diesen aktuellen Moment und bin noch motivierter angesichts dessen, was vor uns liegt ¨C den Ausbau des Teams, die Erweiterung des ?kosystems und die Bereitstellung von L?sungen, die unsere Kunden sch?tzen, w?hrend wir die Technologie weiter vorantreiben.

F: Was machst du gerne in deiner Freizeit?

Ich wandere gerne und nutze KI auch f¨¹r kreative Arbeiten, wie zum Beispiel das Komponieren von Musik und das Singen. Musik ist etwas, dem ich mich in den letzten Jahren gewidmet habe, weil ich glaube, dass diese Besch?ftigung neue Perspektiven er?ffnet und dabei hilft, ein gutes Gleichgewicht zu finden. Manchmal kann man durch solche Aktivit?ten tats?chlich etwas Neues lernen. Die Arbeit in einem Bereich, der sich drastisch von deinem Hauptgebiet unterscheidet, kann dir helfen, Zusammenh?nge zu erkennen und neue Ideen in deine Arbeit einzubringen. Aus dieser Art des interdisziplin?ren Denkens entsteht manchmal echte Innovation.