Bessere 3D-Chips für Ultra-HD-Kameras

Der 3D-Chip ermöglicht u. a. eine verbesserte Auflösung bei Ultra-HD-Kameras.
© Fraunhofer IIS
Der 3D-Chip ermöglicht u. a. eine verbesserte Auflösung bei Ultra-HD-Kameras.

Vervierfachung der Datenrate für schnellere Übertragung von Bild- und Toninformationen.

Die Auflösung von Kameras wird immer besser; gleichzeitig sollen die Bauteile der Hardware immer kleiner werden. Dies gilt besonders für Ultra-HD-Kameras, die viermal mehr Bildpunkte aufnehmen als Kameras mit Full-HD-Auflösung. Forschern des Bereichs Entwicklung Adaptiver Systeme in Dresden ist es gelungen, die entstehenden Datenmengen energiesparend und auf kleinem Raum zu verarbeiten.

Im Projekt »memory³«, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) unterstützt wurde, konnte ein Chip entwickelt werden, der die Leistungsfähigkeit des Systems vervierfacht. Der neue Chip sorgt für eine Reduktion der Leitungsbreite: Prozessor und Speicher sind im selben Gehäuse angeordnet. Dazwischen arbeitet eine dünne Trägerschicht (Interposer) als Datenleitung. Durch diese hochfeine Leitungsstruktur können Prozessor und Speicher so dicht »zusammenwachsen«, dass sich der Datenaustausch deutlich beschleunigt und der Energieverbrauch sinkt. »Lag der Abstand zwischen den Chips ursprünglich im Millimeterbereich, arbeiten wir nun deutlich unter einem Millimeter«, erklärt Andy Heinig, Gruppenleiter Systemintegration am Standort Dresden. Dieser 3D-integrierte Aufbau ermöglicht eine deutlich schnellere Übertragung von Bild- und Toninformationen. So ist nun eine Datenrate von 400 GBit/s möglich.

Rund eineinhalb Jahre haben die Experten des Fraunhofer IIS für die theoretische Entwicklung benötigt, ehe im Februar 2016 ein Prototyp fertig gestellt werden konnte. »Wir gehen davon aus, dass wir mit dieser Entwicklung das Ende der Fahnenstange längst noch nicht erreicht haben«, sagt Heinig. Weitere, deutliche Leistungssprünge um den Faktor Vier oder höher seien in den kommenden Jahren durchaus möglich.

Der aktuelle Aufbau des 3D-Mikrochips wurde vor allem für Ultra-HD-Kameras entwickelt. Er kann aber künftig auch in anderen Bereichen wie etwa bei Grafikkarten oder Vermittlungsknoten von Glasfasernetzen eingesetzt werden.