Demonstration optischer Datenübertragung über polymere planare Lichtwellenleiter. Oben rechts: Direkt-Metall Kontakte zwischen additive eingebetteten VCSEL und Lasertreiber. Unten rechts: Integration der 45°-Mikrospiegel in polymere Lichtwellenleiter. (Quelle: IAVT/Krzysztof Niewęgłowski)

 

Mit der fortschreitenden Digitalisierung und Vernetzung zahlreicher intelligenter physischer und virtueller Gegenstände (Internet der Dinge-IoT) gewinnt die Sicherheit von Onlinediensten und Netzwerkkomponenten stetig an Bedeutung. Vernetzte Geräte gestalten bereits jetzt nicht nur Prozesse in der Industrie und Wirtschaft, sondern auch den Alltag von vielen Endverbrauchern. Bis zum Jahr 2025 wird eine Steigerung von 30 auf 75 Milliarden IoT-Geräte prognostiziert. Die steigende Anzahl von Geräten und die Komplexität der Kommunikationssysteme erfordern den Einsatz von immer stärkeren Algorithmen, um sensible Daten zu schützen. Somit entsteht zunehmend ein negatives Kosten- und Energiebudget.

 

Ziel des Projektes „Silhouette“ (Silicon Photonics for Trusted Electronic Systems). ist es, sichere Kommunikationssysteme dank lichtbasierter Datenübertragung und -berechnung zu entwickeln. Zwei Institute der TU Dresden sind an diesem Forschungsvorhaben beteiligt: das Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik (IAVT) und die Gruppe für Integrierte Photonische Bauelemente (IPB) des Instituts für Nachrichtentechnik.

 

Das Projektkonsortium unter der Leitung des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme IPMS wird diese Herausforderung mit einem innovativen Ansatz begegnen. „Wir möchten die bisherigen hardwareunterstützten Sicherheitssysteme um photonische, also Licht- basierte Komponenten erweitern“, so Prof. Karlheinz Bock, Leiter des IAVT. „Photonische Übertragungskanäle können kaum abgefangen werden und bieten dadurch eine deutlich höhere Abhörsicherheit als die reinen Silizium- Technologien.“

 

An der TU Dresden werden dafür spezielle optische Bestandteile für Chips, deren Gehäuse und Schaltkreise entwickelt. „Wir werden verschiedene photonische Elemente auf einer Siliziumnitrid-Plattform entwerfen. Anschließend werden sie von Fraunhofer IPMS hergestellt“, erklärt Prof. Kambiz Jamshidi, Leiter der Forschungsgruppe IPB. „Mit diesen Komponenten werden Zufallsbits erzeugt, die für eine sichere Kommunikation erforderlich sind.“ „Wir versuchen dabei verschiedene elektrische und optische Bauteile in ein System mittels skalierbaren Fertigungsprozessen miteinander zu verbinden“, ergänzt Dr. Krzysztof Niewęgłowski, Forschungsgruppenleiter im IAVT. „So können die bestehenden digitalen Komponenten mit lichtbasierten Schnittstellen erweitert werden, um neue sicherheitsrelevante Funktionen zu implementieren und gleichzeitig massentaugliche Serienprodukte am schnellsten zu entwickeln.“

 

Neben dem Fraunhofer IPMS und den beiden Instituten der TU Dresden setzt sich das Konsortium zusammen aus dem Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) aus Berlin mit seinem Institutsteil IZM-ASSID in Moritzburg, dem Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik (HHI) aus Berlin, dem Technologieentwickler und Hersteller OSRAM Opto Semiconductors aus Regensburg sowie dem Quantenoptik-Entwickler und -Vermarkter qutools aus München. Der Forschungszeitraum erstreckt sich von 2021 bis 2024.