Němečtí fyzici vytvořili rekord v rychlosti přenosu dat: čip s rychlostí 500 Gbit/s
Vědci z Univerzity v Paderbornu vyvinuli křemíkovo-germaniový čip schopný zpracovat více než 500 Gbit/s na jednom kanálu, což je světový rekord a klíčové pro rozvoj AI, autonomní dopravy a páteřních komunikačních sítí.
SiGe-rekord z Paderbornu: proč váš datový centrum neuvidí 500 Gbit/s, ale Broadcom ano
Podstata: co se skutečně děje
- května 2026 tým profesora Christopha Scheytte z Univerzity v Paderbornu zveřejnil výsledky projektu PACE – křemíkovo-germaniový čip „track-and-hold“ zpracovávající více než 500 Gbit/s na jednom kanálu. Ve vícekanálové konfiguraci je deklarována hranice přes 100 Tbit/s. Titulky explodovaly: „světový rekord“, „revoluce pro AI“, „síťový průlom“.
Ve skutečnosti nejde o revoluci, ale o demonstraci technologického limitu. Scheyttův tým vzal čip pracující na frekvencích, kde stávající měřicí přístroje jsou již „na hranici technických možností“, a dokázal: SiGe BiCMOS ještě neřekl poslední slovo. Ale mezi laboratorním rekordem a čipem ve vašem serveru je propast dlouhá nejméně pět let a náklady v řádu stovek milionů eur. Skutečný příběh zde není rychlost, ale okamžik, kdy křemík-germanium přetahuje deku na sebe z optických propojení.
Chronologie a kontext
Příběh nezačíná v květnu 2026, ale v roce 2018, kdy Německá výzkumná společnost (DFG) spustila prioritní program SPP 2111 „Integrované elektronicko-fotonické systémy pro ultraširokopásmové zpracování signálů“. Vedoucím programu je profesor Christoph Scheytt, legendární postava: zakladatel advICo microelectronics, bývalý vedoucí oddělení návrhu obvodů v Leibniz Institute for High-Performance Microelectronics (IHP), od roku 2016 předseda představenstva Heinz Nixdorf Institute. Právě pod jeho vedením se paderbornská skupina metodicky posouvala k rekordu: v roce 2019 předvedli Track-and-Hold zesilovač s šířkou pásma 60 GHz, v roce 2020 – 70 GHz, do roku 2026 – komerční úroveň 500 Gbit/s na kanál.
Klíčové rozhodnutí – volba SiGe BiCMOS místo mainstreamového CMOS nebo exotické fosfid-indium (InP) fotoniky. Křemíkovo-germaniové heterobipolární tranzistory poskytují spínací frekvenci několikanásobně vyšší než klasické křemíkové FETy při srovnatelných výrobních nákladech. Právě na této technologii Scheyttův tým optimalizoval obvod „track-and-hold“ – jádro analogově-digitálního převodníku, které zachycuje okamžitou hodnotu analogového signálu a udržuje ji stabilní, zatímco downstream elektronika provádí kvantování.
DFG financovala druhou fázi projektu částkou přibližně 390 000 EUR. Pro srovnání: jeden testovací běh desky v továrně GlobalFoundries nebo IHP na 130nm SiGe BiCMOS stojí od 150 000 do 500 000 EUR. Výzkumníci pracovali v podmínkách přísného rozpočtového omezení – a přesto z procesu vymáčkli rekord.
Kdo vyhrává a kdo prohrává
Začněme s vítězi.
Broadcom a Marvell – hlavní neohlášení beneficienti. Obě společnosti vyrábějí DSP čipy pro optické transceivery a obě používají SiGe BiCMOS. Scheyttův rekord legitimizuje investice do vývoje této platformy pro 800G a 1.6T single-lane Ethernet. To je důležité zejména pro Broadcom, který současně prosazuje VCF 9.1 jako softwarovou vrstvu pro AI inferenci: nyní mají i hardwarový argument, že SiGe cesta není vyčerpaná.
GlobalFoundries a IHP (Leibniz Institute for High Performance Microelectronics). Jejich továrny jsou držiteli klíčových SiGe BiCMOS procesů (130nm, 90nm, perspektivně 45nm). Každý rekord potvrzující životaschopnost technologie na ultra vysokých frekvencích prodlužuje okno ziskovosti těchto linek. Výměna zařízení na 3nm CMOS továrnu stojí 15–20 miliard dolarů; dotažení SiGe procesu na 500 Gbit/s na kanál – asi 200–400 milionů dolarů.
Výrobci měřicí techniky – Keysight, Rohde & Schwarz, Tektronix. Scheyttův čip „postavil stávající měřicí systémy na hranici“. To okamžitě vytváří poptávku po nové generaci osciloskopů, VNA a analyzátorů signálu schopných certifikovat zařízení s šířkou pásma nad 100 GHz. Rozpočet jednoho takového přístroje – od 500 000 do 2 milionů dolarů.
Nyní poražení.
Startupy na čisté fotonice (Ayar Labs, Lightmatter, Celestial AI). Prosazují narativ: „měď a elektrony jsou vyčerpány, budoucnost patří fotonickým propojením“. Scheyttův rekord ukazuje, že čistě elektronická SiGe platforma je stále schopna škálovat o řád. Pokud se 500 Gbit/s na elektronickém kanálu zkomercializuje, část trhu optical I/O prostě nevznikne – alespoň na vzdálenostech uvnitř datového centra.
NVIDIA jako spotřebitel síťové infrastruktury. NVIDIA prosazuje NVLink a InfiniBand jako proprietární vysokorychlostní propojení. Standardizovaný 500Gbps na otevřené SiGe platformě snižuje závislost průmyslu na vertikálních řešeních NVIDIA v síťovém stacku. Nezabije to, ale marže síťového portfolia NVIDIA může utrpět.
Výrobci fosfid-indium (InP) elektroniky. InP tradičně drží niku nad 100 Gbit/s na kanál. SiGe rekord dokazuje, že křemíková platforma vstupuje na území považované za monopol InP. Pokud k tomuto přechodu dojde v komerčním měřítku, InP továrny čelí cenovému tlaku srovnatelnému s tím, co GaAs zažilo od křemíku v chytrých telefonech.
Co média neříkají
Zde je hlavní insight, který chybí v 90 % publikací.
Projekt PACE (plný název – „Ultrabreitbandiger Photonisch-Elektronischer Analog-Digital-Wandler“) byl původně deklarován jako elektronicko-fotonický program. Čip, který explodoval v titulcích, je čistě elektronický. Dosahuje rekordu bez fotonických komponent.
To není chyba, ale architektonický fork uvnitř programu. Scheyttův tým paralelně vede i fotonickou větev: v letech 2020–2021 předvedli optické měření libovolných průběhů na platformě křemíkové fotoniky. Ale nyní publikují právě elektronický výsledek. Proč? Protože fotonický ADC v praxi spotřebovává příliš mnoho optického výkonu Kerrových hřebenů a vyžaduje teplotní stabilizaci na setiny stupně. Elektronický track-and-hold prostě funguje.
To staví před sponzory programu nepříjemnou otázku: pokud elektronika dává 500 Gbit/s bez fotoniky, proč investovat stovky milionů eur do fotonicko-elektronické hybridizace? Odpověď zatím není, ale její absence vytváří napětí uvnitř evropské výzkumné agendy.
Druhý insight – o praktické stránce 100 Tbit/s. V publikacích se říká: vícekanálová konfigurace může poskytnout přes 100 Tbit/s. Zní to působivě. Ale nikdo se neptá: kolik energie takový systém spotřebuje? Pokud 500 Gbit/s na kanál vyžaduje řekněme 5 W (typické číslo pro DSP této třídy), pak 200 kanálů na 100 Tbit/s – to je kilowatt jen na ADC převod. Přidejte lasery, modulátory, DSP a dopřednou korekci chyb – dostanete energetický rozpočet srovnatelný s tréninkem malé neuronové sítě. To je inženýrský problém, který teprve bude vyřešen – ale tiskové zprávy mlčí.
Třetí insight: tým použil kvadraturní amplitudovou modulaci (QAM) pro packed kódování bitů do symbolů. QAM je citlivá na fázový šum – a právě fázový šum, podle Weisele, byl hlavním nepřítelem. To znamená, že za rekordem stojí nejen návrh obvodů, ale i extrémně složitá práce na potlačení jitteru na frekvencích, kde se vlnová délka měří v submilimetrech. Toto know-how – pravděpodobně neveřejné – tvoří hlavní hodnotu paderbornské skupiny pro potenciální licencující partnery.
Prognóza: následujících 30 dní a 90 dní
30 dní (do 9. června 2026)
Hlavní událostí tohoto období je ticho. Ani Broadcom, ani Marvell, ani GlobalFoundries nečiní veřejná prohlášení na základě paderbornského rekordu. To je normální: právní oddělení prověřují patentovou čistotu, business development vyhodnocuje, zda by asociace s univerzitním projektem nepoškodila probíhající jednání se zákazníky (zejména na úrovni hyperscalerů).
Očekávaný hluk – spekulace v tisku a blozích na téma „smrt NVIDIA InfiniBand“ a „SiGe versus křemíková fotonika“. Investoři Ayar Labs a Lightmatter dostanou otázky od LP ohledně konkurenční hrozby. Některý z venture fondů si objedná expertní posudek – a jeho závěry ovlivní příští kolo nějakého optical-I/O startupu.
V akademickém prostředí začne replikace: skupiny z Berkeley, MIT a IMEC se pokusí zopakovat výsledek na svém „hardwaru“. To zabere více než 30 dní, ale první žádosti o přístup k PDK od IHP budou následovat okamžitě.
90 dní (do 9. srpna 2026)
Startuje komercializační trychtýř. Scheyttův tým má zkušenosti s uváděním technologií na trh: advICo microelectronics, spoluzaložená Scheyttem v roce 2000, úspěšně prodávala IP bloky pro optické systémy. Pravděpodobný krok – podání provisional patentů s následnou demonstrací čipu na konferenci BCICTS (Bipolar/BiCMOS Circuits and Technology Meeting), která se obvykle koná na podzim. Pokud se demonstrace uskuteční, Broadcom a Marvell tam pošlou technické skauty.
Současně vznikne politický faktor. 390 000 EUR financování od DFG je zanedbatelná částka ve srovnání s 52 miliardami dolarů amerického CHIPS Act nebo čínskými investicemi do Hua Hong Semiconductor. Němečtí politici začnou používat rekord jako argument: „Evropa nemusí kopírovat asijskou cestu dotací, vyhráváme díky inženýrské převaze.“ To ovlivní rozpočet Horizon Europe na roky 2027–2033 v oblasti polovodičového výzkumu.
Hlavní věc, kterou je třeba sledovat do srpna 2026 – oznámí některý velký výrobce optických modulů (Ciena, Infinera, Nokia) plán na výrobu 800G nebo 1.6T transceiveru na SiGe BiCMOS s odkazem na paderbornskou architekturu. Pokud se takové oznámení objeví – je to potvrzení, že průmysl vsadil na SiGe v závodě o 100 Tbit/s. Pokud ne – rekord zůstane skvělou laboratorní demonstrací, prodlužující život stávajících čipů o jednu generaci, ale neměnící architektonický směr průmyslu.
Zatím lze Paderbornu pogratulovat: malá skupina v německém univerzitním městě dokázala, že elektrony jsou stále schopny běžet rychleji, než je trh připraven přijmout. To je úspěch, na který bude Scheytt lab hrdý ještě dlouho – bez ohledu na to, kdo ho nakonec vloží do sériového čipu a vydělá hlavní miliardy.
— Editorial Team
Zatím žádné komentáře.