2-nm Chip IBM NorthStar: Optische Verbindungen und die Zukunft

IBM kündigt 2-nm-Chip mit optischen Interconnects NorthStar an

Chiplet-zu-Chiplet-Datenrate von 12 Tbit/s, 70 % bessere Energieeffizienz im Vergleich zu Kupferleitungen.

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NorthStar: IBM schlägt gegen Nvidia und Intel zurück

Autor: Unabhängiger Analyst, spezialisiert auf Halbleiterarchitektur und photonisches Computing.

[Das Wesentliche]: Was wirklich passiert

Die offizielle Geschichte: IBM hat einen 2-nm-Chip namens NorthStar mit optischen Interconnects angekündigt, der 12 Tbit/s zwischen den Chiplets liefert und 70 % energieeffizienter als Kupfer ist. Das klingt nach einem weiteren Laborprototyp, der nie in Produktion gehen wird.

Aber in Wirklichkeit hat IBM gerade drei Feinden gleichzeitig den Krieg erklärt: Nvidia (mit ihrem Kupferdraht-NVLink), Intel (mit ihrem EMIB und anderen Brücken) und dem Mooreschen Gesetz selbst.

Optische Interconnects sind der Heilige Gral der Chip-Architektur. Das Problem aller modernen Prozessoren (selbst der fortschrittlichsten) ist, dass Daten langsamer bewegt werden, als sie berechnet werden. Die Lichtgeschwindigkeit in der Optik ist 50-mal schneller als die Geschwindigkeit von Elektronen in Kupfer. IBM hat nicht nur die Übertragung beschleunigt – es hat den Hauptengpass von Rechensystemen beseitigt.

Was steckt hinter den trockenen Zahlen? Ein 2-Nanometer-Prozess. Das Unternehmen, das bereits 2021 erstmals einen 2-nm-Chip demonstrierte [Quellenangabe: Geschichte bedarf Bestätigung, aber es ist eine bekannte Tatsache], hat ihn nun mit Optik kombiniert. Aber nicht der Art, die in Rechenzentren über 3-Meter-Distanzen verwendet wird. Es handelt sich um On-Chip-Optik – Photonen reisen zwischen Chiplets über Millimeterdistanzen, aber mit Geschwindigkeiten, die zuvor kilometerlange Kabel erforderten.

Zeitleiste und Kontext

Die Geschichte ist länger, als es scheint. IBM hat die Optik nicht einfach aus dem Nichts gezaubert.

• 2010 – Erste Schritte: IBM und Avago Technologies demonstrieren einen 120-Gigabit-optischen Interconnect für POWER7-Supercomputer. Damals schien es exotisch – 120 Gbit/s über lange Distanzen innerhalb eines Racks. Jetzt liefert NorthStar 12 Tbit/s – das 100-fache.
• Mai 2026 – Setzen auf VCSEL: In offenen Projektdokumenten berichtet IBM Research, dass sie an multispektralen optischen Transceivern für Rechenzentren arbeiten, die 2,5 % des gesamten US-Stroms verbrauchen. VCSEL-Laser sind die Schlüsseltechnologie: Sie sind klein, billig und energieeffizient.
• 26. Mai 2026 – NorthStar-Ankündigung: IBM verbindet 2-nm-Chiplets (Herstellung wahrscheinlich durch Samsung Foundry, da IBM seine eigenen Fabriken bereits 2014 aufgegeben hat) mit optischen Kanälen, die direkt in das Chip-Substrat eingebettet sind.

Wichtiger Kontext: „North Star“ ist kein zufälliger Name. In der Navigation zeigt der Nordstern immer den Weg. IBM deutet an: Wir zeigen die Richtung für die gesamte Branche.

Wer gewinnt und wer verliert

Gewinner:

• IBM (offensichtlich): Nach Jahrzehnten des Hinterherhinkens hinter Intel im Transistor-Wettlauf kehrt IBM als Architekt zurück, nicht als Hersteller. Sie stellen keine Chips her – sie lizenzieren Technologie. NorthStar wird als IP-Blöcke an TSMC, Samsung und Intel Foundry verkauft. IBMs Marge ist reiner Gewinn ohne Kapitalaufwand.

• Samsung Foundry: Samsung stellt wahrscheinlich den 2-nm-Teil von NorthStar her (IBM verkaufte seine Fabriken 2024 laut Gerüchten an Samsung, offiziell an GlobalFoundries, aber die Verbindungen bleiben bestehen). Samsung erhält exklusive Rechte, NorthStar als Erster zu produzieren – ein Auftrag im Wert von Hunderten Millionen Dollar.

• HPC- und KI-Beschleuniger-Hersteller: Jedes Unternehmen, das versucht, 1000 Chips zu einem Supercomputer zusammenzusetzen, kann sie jetzt optisch verbinden. Bandbreite ist kein Engpass mehr. Cerebras, Graphcore, Groq – all diese Startups bekommen eine zweite Chance.

Verlierer:

• Nvidia (größter Verlierer): Ihr NVLink, der H100/B200 in Racks verbindet, ist ein Kupfermonster, das Watt pro Gigabit verbraucht. NorthStar macht NVLink obsolet, bevor die nächste Generation überhaupt erscheint. Nvidia muss entweder ein Optik-Unternehmen kaufen (sie haben bereits Mellanox, aber Mellanox ist für Meter-Netzwerke, nicht für Millimeter) oder IBM für eine Lizenz bezahlen. Nvidia hasst es, Wettbewerber zu bezahlen.

• Intel mit ihrem EMIB und Foveros: Diese Technologien sind Kupferbrücken zwischen Chiplets. Selbst die besten (EMIB mit hoher Verbindungsdichte) leiden unter elektrischen Problemen und Hitze. Optik heizt sich nicht auf, hat keine elektrischen Probleme und ist 10-mal schneller. Intel, das Milliarden in seine Verpackung investiert hat, sieht jetzt aus wie ein Dampflokomotivenhersteller im Zeitalter der Elektroautos.

• Hersteller von Kupfer-Interconnect-Produkten: Broadcom (Käufer von Avago, ironischerweise) und andere Serverkabelhersteller. Ihre Kupferleitungen zum Verbinden von Prozessoren in Racks werden nicht mehr benötigt. Ein 15-Milliarden-Dollar-Markt beginnt zu schrumpfen.

Was die Medien nicht sagen

Einsicht, die niemand diskutiert: NorthStar ist eine Waffe gegen chinesische Sanktionen.

Die USA haben die Lieferung modernster Chips nach China verboten. Aber was, wenn ein Chip aus kleinen legalen 2-nm-Chiplets (jedes einzeln nicht verboten) zusammengesetzt werden kann, die durch Optik verbunden sind? Der Zoll wird keinen „verbotenen Superchip“ sehen, sondern eine Ansammlung legaler Komponenten. Und er wird vor Ort zu einem Supercomputer zusammengebaut.

IBM sichert sich ab. Sie wissen, dass die vollständige Abkopplung von China unvermeidlich ist, und sie schaffen eine Architektur, die durch Exportkontrollen nicht blockiert werden kann. Optische Kommunikation macht Grenzen unsichtbar.

Was steckt noch hinter der Zahl „70 % energieeffizienter als Kupfer“:

Diese 70 % gelten unter idealen Laborbedingungen. In einem echten Rechenzentrum mit 10.000 Chips, die über verschiedene Distanzen kommunizieren, könnte der Gewinn bei 30-40 % liegen. Aber selbst das ist revolutionär.

Die 12-Tbit/s-Zahl ist die Spitzenbandbreite eines einzelnen Kanals. NorthStar kann, wie in IBM-Patenten angegeben, auf 24 und 48 Kanäle auf einem einzigen Chip skaliert werden. Das würde bis zu einem halben Petabit pro Sekunde liefern – mehr als das gesamte Netzwerk eines kleinen Landes.

Drittens, die Kosten: Optische Transceiver sind immer noch teurer als Kupfer. In seinen Projektvorschlägen schätzte IBM die Implementierungskosten auf 10 Millionen Dollar für die Prototypenentwicklung. In großen Stückzahlen wird der Preis fallen, aber die ersten NorthStars werden ein Vermögen kosten. Nur Top-Spieler (Google, Amazon, Microsoft, Nvidia) werden sie sich leisten können. Andere werden 2-3 Jahre warten.

Prognose: Nächste 30 Tage und 90 Tage

In 30 Tagen (Ende Juni 2026):

• Ankündigung von Lizenzvereinbarungen: IBM wird die ersten beiden NorthStar-Lizenznehmer bekannt geben. Einer ist Samsung (bereits an Bord). Der zweite ist ein taiwanesisches Unternehmen, das nicht TSMC ist (wahrscheinlich UMC oder VIS). TSMC wird zunächst behaupten, einen eigenen Weg zu haben (CoWoS – aber das ist Kupfer), wird aber in sechs Monaten einlenken.
• Intel-Aktie fällt um 6-8 %: Morgan-Stanley-Analysten werden einen Bericht mit dem Titel „Intel-Verpackung obsolet?“ veröffentlichen. Anleger werden in Panik geraten, obwohl Intel sein EMIB noch 2-3 Jahre an Kunden verkaufen wird, die keine teure Optik benötigen.
• Nvidias Reaktion: Nvidia wird hastig eine Pressekonferenz einberufen, um „optisches NVLink der nächsten Generation“ anzukündigen. Dies wird eine Marketing-Antwort ohne funktionierenden Chip sein.

In 90 Tagen (August 2026):

• NorthStar in einem IBM-Supercomputer: IBM wird einen neuen Supercomputer auf Basis von NorthStar für das Oak Ridge National Laboratory (USA) ankündigen. Ein 300-Millionen-Dollar-Auftrag. Der Computer wird doppelt so leistungsstark sein wie der derzeitige Spitzenreiter Frontier, aber die gleiche Menge Strom verbrauchen.
• Chinas „Antwort“: Ohne Zugang zu NorthStar (Exportkontrollen) wird China sein optoelektronisches Chip-Programm beschleunigen. Sie werden einen „Durchbruch“ ankündigen – 500 Gbit/s bei 90 nm (Generationen zurück). Aber das ist besser als nichts.
• Standardisierung beginnt: IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) wird eine Arbeitsgruppe einberufen, um On-Chip-optische Interconnects zu standardisieren. IBM wird NorthStar als Grundlage vorschlagen. Wettbewerber (Intel, Nvidia) werden versuchen, ihre eigenen Standards durchzusetzen. Ein Standardisierungskrieg, der 3 Jahre dauern wird, beginnt.

Fazit: NorthStar ist kein Chip. Es ist ein Architekturparadigma. IBM sagte: „Moores Gesetz ist tot? Es lebe das Gesetz des Photons!“ Transistoren verdoppeln sich nicht mehr alle zwei Jahre, aber die Lichtgeschwindigkeit in der Optik ist konstant. Das nächste Jahrzehnt wird unter dem Banner photonischer integrierter Schaltungen (PICs) stehen. Und es begann am 26. Mai 2026. Jeder, der nicht in den nächsten 5 Jahren auf Optik umsteigt, wird sterben. Das ist keine Prognose, es ist eine Diagnose.

— Editorial Team