Von Chris Welsch
CAMBRIDGE, Grossbritannien – Bevor dieser Beitrag und die dazugehörigen Fotos auf unserem Smartphone oder dem Bildschirm unseres Rechners erscheinen, existieren sie als Lichtimpulse. Von Lasern erzeugt, wurden sie durch Glasfasern geschickt, die so dünn wie ein menschliches Haar sind.
Das Ganze ist ein unsichtbares Wunder der Ingenieurskunst. Weil Daten und Dienste nahtlos über Glasfaserkabel zu uns gelangen, denken wir kaum darüber nach.
Jetzt stehen innovative Neuerungen bei dieser Grundlagen-Technologie bevor, die solche Magie ermöglicht.
Eine von Microsoft entwickelte Innovation, die kostengünstige MicroLEDs nutzt und als effizientere Alternative zu den derzeit in Rechenzentren eingesetzten Datenübertragungskabeln gedacht ist, soll voraussichtlich Ende 2027 gemeinsam mit Industriepartnern auf den Markt kommen, sagt der leitende Forscher des Projekts.
Die Entwicklung dieses neuen Systems kommt zur rechten Zeit. Durch das rasante Wachstum der Nachfrage nach KI- und Cloud-Diensten stossen die bisherigen Netzwerktechnologien zunehmend an physikalische Grenzen in Bezug auf Entfernung, Energieverbrauch, Dichte und Zuverlässigkeit.
Die neue MicroLED-Technologie wurde vom Microsoft Research Lab in Cambridge, Grossbritannien, in Zusammenarbeit mit Teams aus Azure Core, Azure Hardware Systems and Infrastructure sowie Microsoft 365 entwickelt. Sie bietet mehrere Vorteile gegenüber den derzeit eingesetzten Kabeltypen.
Die Forschenden gehen davon aus, dass die neue Technologie etwa 50 Prozent weniger Energie verbraucht als herkömmliche laserbasierte optische Kabel. Diese Einschätzung basiert auf Labortests des neuen Systems und Schätzungen zur Leistung im Praxiseinsatz.
Unter Verweis auf die wissenschaftlich begutachtete Forschungsarbeit des Teams erklärt Projektleiter Paolo Costa, dass die Technologie auch in der Herstellung kostengünstiger sein wird und weitere Vorteile bietet, etwa eine längere Lebensdauer.
Das Microsoft-Team hat kürzlich gemeinsam mit MediaTek und weiteren Zulieferern ein Proof-of-Concept-Projekt abgeschlossen, um die MicroLED-Technologie kleiner zu machen und in ein Transceiver-Gerät zu integrieren, das mit momentan in Rechenzentren eingesetzter Hardware kompatibel ist.
Für den Transport der Photonen verwendet die neue Technologie kostengünstige und bereits am Markt verfügbare MicroLEDs statt Lasern. Sie nutzt ausserdem einen anderen Typ von Glasfaserkabeln, der ebenfalls handelsüblich ist und als Imaging Fiber bezeichnet wird.
„Imaging Fiber sieht aus wie eine Standardfaser, doch im Inneren verfügt es über Tausende von Adern“, sagt Paolo Costa, Partner Research Manager bei Microsoft. Wie Costa erklärt, wird die Technologie bereits in Kabeln für die medizinische Endoskopie verwendet, bei der im Grunde eine winzige Kamera in den menschlichen Körper eingeführt wird. „Das war das fehlende Puzzlestück. Endlich hatten wir eine Möglichkeit, Tausende parallele Kanäle in einem einzigen Kabel zu bündeln.“
In Rechenzentren werden üblicherweise zwei Arten von Kabeln verwendet, um Daten zwischen Servern zu übertragen: Glasfaserkabel transportieren von Lasern erzeugte Photonen. Und für kürzere, schnellere und zuverlässigere Verbindungen gibt es Kupferkabel, die Daten mithilfe von Elektronen übertragen.
Beide haben ihre Grenzen. Kupfer kann nur etwa zwei Meter überbrücken, wenn grosse Datenmengen übertragen werden. Die Kupferverkabelung wird typischerweise innerhalb eines einzelnen Racks eingesetzt, um Grafikprozessoren (GPUs) zu verbinden, die heute vor allem für KI-Anwendungen genutzt werden. Glasfaserkabel können hingegen viel grössere Distanzen überbrücken (zum Beispiel auf dem Meeresboden des Pazifiks). Doch je grösser die Entfernung und je höher das Datenvolumen, desto mehr treten Probleme bei der Zuverlässigkeit und beim Energieverbrauch auf.
Die neue Technologie löst diese Einschränkungen zu einem grossen Teil. MicroLEDs sind zuverlässiger als laser-gepulste Glasfaserkabel, die anfällig für Temperaturveränderungen und sogar Staub sind. Und sie benötigen viel weniger Energie.
Die heutigen laserbasierten Glasfaserkabel übertragen Daten als Lichtimpulse über wenige Kanäle. Paolo Costa nennt dies den „schmalen und schnellen“ Ansatz der Datenübertragung.
Das MicroLED-System mit seinen Tausenden unabhängigen Kanälen überträgt Photonen dagegen in Mustern, die Costa mit QR-Codes vergleicht. Das beschreibt er als den „breiten und langsamen“ Ansatz, der aufgrund seiner Breite die gleiche Datenmenge überträgt – ähnlich einem breiten, langsam fliessenden Fluss im Vergleich zu einem schmalen, schnell fliessenden Bach, die beide dieselbe Wassermenge transportieren.
„Das frühe Konzept für die Nutzung von LEDs, um Daten günstiger und mit weniger Energieaufwand als über Kupfer oder Glasfaser zu übertragen, erschien wie eine Fantasie“, sagt Doug Burger, Technical Fellow und Corporate Vice President bei Microsoft Research. „Doch dieser Durchbruch hat das Potenzial, nahezu jeden Aspekt der Computer-Infrastruktur zu verändern – angefangen bei optischen Kabeln mit hoher Bandbreite.“
Hohlkern-Glasfaser ist bereits im Einsatz
Die MicroLED-Kabeltechnologie ist nicht die einzige Netzwerkinnovation, welche die Art und Weise verändert, wie Daten übertragen werden. Eine weitere Entwicklung ist die sogenannte Hohlkern-Glasfaser (Hollow Core Fiber/HCF), die bereits in einigen von Microsofts Azure-Regionen im Einsatz ist und bald weltweit in weiteren Regionen eingeführt wird.
Beide Technologien werden im März auf der Optical Fiber Communications Conference and Exhibition (OFC) 2026 vorgestellt, einschliesslich Forschung und Fortschritten bei HCF- und MicroLED-Technologien.
Anstatt Photonen in einer Glasfaser zu transportieren, überträgt HCF die Signale durch die Luft in seinem hohlen Kern, so wie es der Name schon andeutet. Dadurch kann das Licht sich noch schneller bewegen, was entweder die Latenz über dieselbe Distanz verringert oder eine grössere Distanz bei gleicher Latenz ermöglicht. Das bedeutet, dass ein Rechenzentrum weiter entfernt stehen kann, ohne dass die Übertragungsgeschwindigkeit oder Reaktionsfähigkeit verloren gehen, welche die Kunden erwarten. Diese Innovation wurde 2025 vom Time Magazine als eine der wichtigsten Erfindungen des Jahres ausgezeichnet.
Microsoft hat bereits Herstellungskooperationen geschlossen, um die Produktion von HCF zu erhöhen und mehr seiner Rechenzentren weltweit damit auszustatten.
Frank Rey ist General Manager für Azure Hyperscale Networking bei Microsoft. Er beschreibt seinen Job zwar manchmal scherzhaft als „digitaler Klempner“, tatsächlich ist sein Team jedoch für sämtliche Räume, Gehäuse und Kabel verantwortlich, die das globale Netzwerk von Microsoft bilden.
HCF und das neue MicroLED-System seien komplementäre Technologien, die dazu beitragen, Microsofts Ziel zu erreichen, Azure-Cloud-Dienste möglichst schnell und effizient bereitzustellen.
Vereinfacht gesagt soll das MicroLED-System innerhalb von Rechenzentren eingesetzt werden, um Server und GPUs zu verbinden. HCF könne hingegen sehr grosse Distanzen überbrücken, um Kunden zu versorgen und Rechenzentren miteinander zu verbinden, sagt Rey. HCF könne aber langfristig auch innerhalb von Rechenzentren eine Rolle spielen.
Zwei der grossen Vorteile von HCF sind laut Rey, dass HCF im Vergleich zu konventioneller Single-Mode-Glasfaser (SMF) eine bis zu 47 Prozent schnellere Datenübertragung und etwa 33 Prozent geringere Latenz ermöglicht. Dies belegen veröffentlichte Forschungsergebnisse. HCF wurde an der University of Southampton entwickelt und später von einem Spin-off-Unternehmen namens Lumenisity weiterentwickelt, das 2022 von Microsoft übernommen wurde.
„Mit MicroLED nutzt man den grundlegenden Effizienzvorteil von LEDs gegenüber Lasern“, sagt Rey. „Das hat unmittelbaren Einfluss auf den Stromverbrauch jedes Rechenzentrums. Und die Hohlkern-Lösung ermöglicht es uns, das Gebiet zu erweitern, das von einem Rechenzentrum und einer Azure-Region versorgt wird. Ausserhalb einer Azure-Region gilt: Wenn man über grössere Distanzen gehen kann, bevor eine Signalverstärkung nötig wird, dann sind weniger Gebäude, Strom, Generatoren und Energie nötig.“
Sowohl HCF als auch das MicroLED-System sind laut Rey so konzipiert, dass sie schnell und problemlos in Rechenzentren von Microsoft und anderen Betreibern installiert werden können.
Forschung zeigt, was möglich ist
Im Labor in Cambridge nimmt der funktionsfähiger Prototyp des MicroLED-Systems den Grossteil eines Arbeitstisches ein. Ein Gewirr leuchtender Kabel liegt über einer Metallkonstruktion, an der Linsen, Bildsensoren und MicroLED-Leuchten befestigt sind. Um ein derart komplexes Problem anzugehen, hat Microsoft ein Team eingesetzt, das Expertise aus mehreren Fachgebieten vereint: Informatik, digitale Logik, Optotechnik, integrierte elektronische Photonik und Packaging, Maschinenbau sowie optische Kommunikation und Signalverarbeitung.
Costa begann seine Arbeit bei Microsoft Research mit einem Projekt zu optischen Schaltern. Bald zeigte sich jedoch, dass für die Nutzung solcher Schalter ein neuer Ansatz nötig war, um sie miteinander zu verbinden.
„Kurz vor Beginn der Pandemie haben wir untersucht, wie wir die Verbindungen effizienter machen können. Das war der Zeitpunkt, an dem wir anfingen, den MicroLED-Ansatz zu entwickeln“, erinnert sich Costa.
Seitdem haben Costa und sein Team das System entwickelt, das heute auf dem Arbeitstisch im Labor zu sehen ist. In Zusammenarbeit mit MediaTek und weiteren Zulieferern haben sie es zuletzt so weit verkleinert, dass es in einen Metall-Transceiver passt, der in einen Server gesteckt wird und ungefähr so gross ist wie ein grosser Daumen.
Dieser Transceiver enthält eine Miniaturversion des gesamten Aufbaus, der auf dem Arbeitstisch im Labor zu sehen ist. Winzige Linsen lenken das Licht auf Fotodioden, die es in elektrische Signale umwandeln, die nutzbare Daten transportieren.
Sobald die Daten einen Server erreichen, werden sie zu unseren E-Mails, Blogbeiträgen, Katzenfotos, Streaming-Filmen und KI-Chats. Ein Wunder der Ingenieurskunst, das unsichtbar bleibt, weil es funktioniert.
Lesen Sie den englischen Originalartikel hier: Using inexpensive MicroLEDs, Microsoft networking innovation aims to make datacenters more efficient – Source
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Chris Welsch ist Reporter und Fotograf mit Sitz in Frankreich und berichtet für Microsoft Source EMEA über KI, Innovation und eine Vielzahl weiterer Themen. Kürzlich hat er über KI-gesteuerte, fahrerlose Autos geschrieben. Bevor er 2022 zu Microsoft Source kam, war Welsch Redakteur bei der International New York Times in Paris und zuvor leitender Reporter und Fotograf bei der Minnesota Star Tribune. Folgen Sie ihm auf LinkedIn.