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Zwei von drei

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Mit der erfolgreichen Integration von Heterojunction-Feldeffekttransistoren (HFET) sind nun zwei der drei Komponenten des VCSEL-Transceivers fertig, den POET Technologies derzeit entwickelt. Dies teilte das Unternehmen in der vergangenen Woche mit. Die dritte Komponente, der VCSEL, macht allerdings Schwierigkeiten und verzögert die Entwicklung. Ein prinzipielles Hindernis sei dies aber nicht, so das Unternehmen.

English English abstract: With the successful integration of Heterojunction Field Effect Transistors (HFET) two of the three components needed for the VCSEL transceiver POET Technologies is currently developing are now in place, as the company announced last week. However, the third component, the VCSEL, causes difficulties and delays the development. However, this no fundamental show-stopper, the company said.

  • Please find an automatic Google translation of the complete article here. However, please beware it is anything but perfect!

Heterojunction-Feldeffekttransistoren (HFETs) bilden die elektronische Seite einer optoelektronischen Lösung und dienen beim integrierten VCSEL-Transceiver der Ansteuerung der optischen Komponenten VCSEL und Fotodetektor. Den Fotodetektor hatte POET Technologies bereits im April bekanntgegeben und damit eine Komponente mit einer Leistungsfähigkeit vorgestellt, die ihresgleichen sucht.

Herstellung von Elektronik und Optik in einem Rutsch

Nun sind HFETs nicht Neues. Berichtenswert ist hier die Tatsache, daß POET seine HFETs aus demselben Ausgangsmaterial und im selben Bearbeitungsprozeß herstellt wie den Fotodektor. Diese monolithische Integration optischer und elektronischer Bausteine ist eine Besonderheit des POET-Verfahrens und in der Halbleiterherstellung bislang einmalig.

»Zwei der drei entscheidenden Bauteile unseres integrierten optoelektronischen Produkts liegen damit jetzt vor und werden weitere Optimierungszyklen durchlaufen«, freut sich Dr. Subhash Deshmukh, POETs Chief Operating Officer (COO).

POET konzentriert sich nun vor allem auf die dem VCSEL-Transceiver den Namen gebende und noch fehlende Komponente: den VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser).

Aufbau eines aktiven optischen Kabels

Abbildung 1 zeigt schematisch, wie das erste POET-Produkt aussieht. Es handelt sich um ein aktives optisches Kabel (AOC), siehe auch »Wie funktioniert der optische POET-Tranceiver?«. Dieses POET-Kabel soll herkömmliche Datenkabel aus Kupfer ersetzen und in Rechenzentren Stromkosten sparen. Die Übertragung der Daten erfolgt optisch. Dazu wandelt die Sendeseite die elektrischen Signale in optische und die Gegenstelle die optischen wieder zurück in elektrische.

POET-AOC

Abb. 1: Aktives optisches Kabel (AOC) mit POET-VCSEL-Transceiver (schematisch). Hellblaue Komponenten sind fertig, der VCSEL (orange) fehlt noch.

Die beiden grünen Rechtecke sind Platinen, die sich in den beiden Steckergehäusen am jeweiligen Ende des aktiven optischen Kabels befinden. Die Stecker kommen in die entsprechenden Anschlußbuchsen der beiden zu verbindenden Netzwerkgeräte; die elektrischen Kontakte sind gelb markiert.

Auf jeder Platine befindet sich ein einziger Chip: der integrierte POET-VCSEL-Transceiver (dunkelblau). Herkömmliche VCSEL-Transceiver brauchen dazu vier oder mehr Chips. POET vereinigt alle Funktionen in nur einem Chip, was zu erheblich geringeren Herstellungskosten führt. Schauen wir uns die vier Komponenten genauer an:

  • Die Transmission Control kümmert sich um das Senden der optischen Daten. Sie empfängt diese als elektrische Impulse vom lokalen Server (eingehender roter Pfeil). Die Transmission Control steuert den VCSEL an, der die Daten in Lichtimpulse umwandelt. Die Transmission Control besteht aus HFETs. Da diese Komponente nunmehr fertig ist, habe ich sie hellblau eingezeichnet.
  • Der VCSEL erzeugt die Lichtsignale und schickt sie über das optische Kabel zum Gegenüber. POET hat zwar den VCSEL bereits erfolgreich mit dem Fotodetektor auf demselben Chip integriert, allerdings funktioniert er noch nicht so, wie er sollte (siehe unten), daher ist er orange dargestellt.
  • Der Fotodetektor empfängt die von der Gegenstelle gesendeten Lichtimpulse. Er ist hocheffizient und fertig (hellblau).
  • Die Reception Control konvertiert die empfangenen Lichtsignale in die entsprechenden elektrischen Signale und übergibt sie dem lokalen Netzwerkknoten (ausgehender roter Pfeil). Genau wie die Transmission Control ist die Reception Control eine HFET-Komponente und fertig (hellblau).

Da Transmission Control und Reception Control beide aus HFETs bestehen, behandelt POET sie als eine einzige Komponente oder Funktionsgruppe. VCSEL und Fotodetektor hingegen unterscheiden sich sowohl voneinander als auch von HFETs. Daher spricht POET Technologies von drei verschiedenen Komponenten: Fotodetektor, VCSEL und HFETs.

Warten auf den VCSEL

Was fehlt noch am VCSEL? Die bisherigen Meßergebnisse zeigen Verbesserungsbedarf bei einigen Schichten der POET-Epitaxie, erläutert Deshmukh. Auch sei beim Resonator des Lasers Finetuning angesagt, ergänzt er, ohne in Einzelheiten zu gehen.

Epitaktische Beschichtung (schematisch)

Abb. 2: Galliumarsenid-Wafer mit epitaktischer Beschichtung (schematisch). Die POET-Epitaxie besteht aus über hundert verschiedenen Schichten.

POET-Chips werden aus Galliumarsenid-Wafern hergestellt, auf die viele Schichten verschiedener Materialien per metallorganischer chemischer Gasphasenabscheidung (MOCVD) epitaktisch aufgetragen sind (Abb. 2). Während der eigentlichen Chip-Herstellung werden aus dem beschichteten Wafer die elektronischen, optischen und optoelektronischen Bauteile »in einem Rutsch« herausgearbeitet. In der Beschichtung, der POET-Epitaxie, besteht das Geheimnis des POET-Verfahrens.

Die elektrischen Funktionen des VCSELs seien in Ordnung, und das optische Pumpen funktioniere ebenfalls, so Deshmukh. Beim optischen Pumpen werden die Elektronen des Lasermediums durch Licht von außen angeregt und auf ein höheres Energieniveau angehoben. Später fallen sie auf das niedrigere Energieniveau zurück und geben die Energiedifferenz als Laserlicht ab.

Probleme mache das elektrische Pumpen, also die Anregung der Elektronen auf elektrischem Weg. Hierzu seien einige Veränderungen an der Epitaxie nötig. Im Labor sei »zuvor« die VCSEL-Funktionalität verifiziert worden. Die Funktionsfähigkeit dieses Originallasers sei erneut getestet und bestätigt worden. Der VCSEL funktioniert also im Prinzip.

Unklare Wortwahl

Unklar ist leider, auf welchen Zeitpunkt sich »vorher verifiziert« („previously verified“) bezieht. Vor der Produktion bei Wavetek? Vor der Freigabe der Medienmitteilung? Die Aussage bleibt vage. Unklar ist auch, ob die Modifikationen an der Epitaxie bereits abgeschlossen sind oder noch nicht. Die Formulierung»das Team hatte einige Aspekte der epitaktischen Beschichtung neu zu entwerfen« („the team has had to redesign some aspects of the epitaxial stack“) weist in die Vergangenheit. »Die neue und optimierte epitaktische Struktur dürfte über die nächsten Monate hinweg an die Foundry zur Verarbeitung ausgeliefert werden« („the new and optimized epitaxial structure is expected to be delivered to the foundry for processing over the next couple of months“) spricht aber eine andere Sprache.

Mich stört, daß man Rätselraten muß, wie die Aussage wohl zu interpretieren sein könnte und dennoch zu keinem klaren Ergebnis kommt. Das ist bei POET Technologies leider nicht das erste Mal. Das Unternehmen hat ein Kommunikationsproblem.

Eine klare Aussage wie: »Wir haben das Problem gelöst« kommt im Text leider nicht vor. Gut möglich, daß für Deshmukh ein Problem aber erst dann gelöst ist, wenn dies nicht nur Laborergebnisse nahelegen, sondern auch die Tests nach Abschluß des Produktionslaufs in der Fabrik bestätigen.

Deshmukh betont jedenfalls, man habe es hier nicht mit einem K.o.-Kriterium zu tun, sondern allenfalls mit technischen Schwierigkeiten, wie sie während der Entwicklung nichts ungewöhnlich seien. Bereits beim Town Hall Meeting in Toronto hatte Chairman Ajit Manocha auf mögliche Verzögerungen hingewiesen. »Wir gehen systematisch vor, um diese Probleme zu verstehen und zu lösen«, so Deshmuhk.

Unklarer Zeitplan

Es wäre für das Verständnis hilfreich, wenn POET näher ausgeführt hätte, was in den nächsten Monaten, von denen Deshmukh spricht, alles geschehen soll, was diese Zeit beansprucht. Leider wird uns das nicht verraten. Meine Vermutung:

  1. Eventuell noch Ausarbeitung der Epitaxie-Änderungen
  2. Test im Labor
  3. Beauftragung an EpiWorks, erste Wafer mit der geänderten epitaktischen Struktur herzustellen
  4. Test dieser Wafer
  5. Beauftragung an EpiWorks, eine größere Stückzahl von Wafern mit der neuen Beschichtung herzustellen
  6. Lieferung der Wafer an die Foundry, also an Wavetek
  7. Produktionslauf
  8. Gründliche Tests der Ergebnisse

Ob ich mit dieser Vermutung richtig liege? Keine Ahnung! Eigentlich will ich ja auch nicht herumraten müssen, sondern mich auf klare Aussagen von POET Technologies beziehen können.

Auch zum Zeitplan fehlt eine solche klare Aussage leider. Bleibt der Zeitplan, wie er ist, oder hat er sich verändert? Wenn ja, wie? Einerseits räumt Subhash Deshmukh Verzögerungen ein, andererseits bestätigt sein Chef Suresh Venkatesan sein Vertrauen in die Roadmap. Was denn nun? Entweder kann man die Roadmap einhalten, dann gibt es per Definition keine Verzögerungen. Oder es gibt Verzögerungen, dann kann man die Roadmap nicht einhalten – oder aber man hat einen schlauen Plan, um die Verzögerungen aufzuholen. Wie auch immer, das Unternehmen hätte hierzu gern etwas sagen dürfen!

Die bislang nicht widerrufene Roadmap sieht jedenfalls ein Tape-out des VCSEL-Transceivers im dritten Quartal 2016 vor und die erste Produktion im Q4. Man darf gespannt sein, ob POET Technologies diesen Plan einhalten kann. Ich tippe aber eher darauf, daß sich alles um ein Quartal nach hinten verschiebt und der VCSEL-Transceiver erst im Frühjahr 2017 auf den Markt kommen wird.

Den nächsten Statusbericht kündigte CEO Dr. Suresh Venkatesan für den Beginn des vierten Quartals 2016 an, also wohl im Oktober. Dann soll es auch eine Aussage zu den erwarteten Ergebnissen geben.

Der Aktienkurs

Wenn Aktionäre eines nicht mögen, dann ist es Unklarheit. Der Kurs fiel denn auch prompt von CAD 0,89 auf CAD 0,83 zurück, allerdings ohne Umsatzsprünge. Für den spekulativen Investor, der sich durch vage Aussagen und unklare Zeitpläne nicht verschrecken läßt, bleibt die Aktie ein klarer Kauf. Grund dafür ist das gewaltige Potential der POET-Technik, die sich keineswegs in optischen Kabeln erschöpft. Die erfolgreiche HFET-Integration ist eine weitere Bestätigung.

Aktualisierung (2016-08-18)

Ich hatte gerade ein längeres Gespräch mit POETs Investor-Relations-Mann Robert Ferri wegen meiner im vorstehenden Beitrag geäußerten Kritik an unklarer Sprache und unklarem Zeitplan in der letzten POET-Mitteilung. Lange Rede kurzer Sinn:

Das Ziel, am Ende dieses Jahres einen Prototypen zu haben, bleibt unverändert.

Das bedeutet, der POET-VCSEL-Transceiver kann Anfang 2017 auf den Markt kommen. Das VCSEL-Problem ist wohl gelöst; jedenfalls sind Wafer auf dem Weg zur Foundry. Ob die Ergebnisse die Erwartungen erfüllen, kann man natürlich erst nach Herstellung der VCSEL messen können.


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Meine Blogbeiträge zu POET Technologies sind kostenlos und sollen es möglichst auch bleiben. Informationen zu recherchieren, aufzubereiten und Beiträge zu schreiben, kostet jedoch einiges an Zeit und Aufwand. Wenn dir das Ergebnis etwas wert ist, dann freue ich mich nicht nur über Feedback, sondern auch über die Überweisung eines Betrags deiner Wahl auf das Konto IBAN DE93360100430323898437, BIC PBNKDEFF. Betreff: POET-Blog. Vielen Dank!


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