Brad Booth, CEO von NLM Photonics – Interviewreihe

Brad Booth ist CEO von NLM Photonics und ein Veteran der Rechenzentrumsentwicklung mit Führungspositionen bei Microsoft Azure, Meta, Dell und Intel. Als Gründer des Consortium for On-Board Optics und Mitwirkender an den IEEE-Ethernet-Standards verbindet er seit langem Kundenbedürfnisse, Industriestandards und innovative Lösungen.

NLM Photonics entwickelt hybride organische elektrooptische Materialien, die den Stromverbrauch von KI-Rechenzentrumsnetzwerken um bis zu 50 % senken. Die Selerion-HTX-Plattform bietet mehr Bandbreite bei geringerem Energieverbrauch und ermöglicht so kleinere, effizientere photonische Schaltkreise für nachhaltiges Hochleistungsrechnen.

Sie haben eine beachtliche Reise hinter sich – von Meta, Azure und Microsoft über die Gründung des Consortium for OnBoard Optics bis hin zur heutigen Leitung von NLM Photonics. Was motiviert Sie persönlich, sich auf die Verbesserung des Energieverbrauchs von Rechenzentren zu konzentrieren?

Der Großteil meiner Karriere konzentrierte sich auf Kommunikation und Konnektivität, von der Arbeit an Telefongeräten bei Bell-Northern Research über die Arbeit an Netzwerkarchitekturen bei Microsoft bis hin zur Gründung von Industriekonsortien wie der Ethernet Alliance, dem Consortium for On-Board Optics und dem Ultra Ethernet Consortium. Ich habe aus erster Hand erfahren, wie sehr die moderne Computertechnik von der Art und Weise abhängt, wie wir Daten übertragen.

Der Aufstieg der KI hat enorme Möglichkeiten eröffnet, aber auch das bewegte Datenvolumen erhöht. Photonik ist in modernen Rechenzentren von entscheidender Bedeutung und beeinflusst zunehmend deren Energieverbrauch. Was mich motiviert, ist die Möglichkeit, die Entwicklung der Photonikbranche grundlegend zu verändern, um bessere Leistung bei geringerem Energieverbrauch zu erzielen. Das hat mich zu NLM Photonics geführt. Wir verbessern nicht nur die Energieeffizienz von Rechenzentren, sondern gestalten die Materialmöglichkeiten neu, um die Entwicklung abzuflachen.

Wir haben gehört, dass Sie und Ihre Frau nachhaltig leben – Viehzucht und Regenwassergewinnung unabhängig vom öffentlichen Stromnetz. Wie haben diese Werte Ihre Führung und die Mission bei NLM geprägt?

Als meine Frau und ich 2007 zurück nach Austin, Texas, zogen, kauften wir ein Haus auf einem 2.5 Hektar großen Grundstück, das zu 100 % auf ein Regenwassersammelsystem angewiesen war. Das war für uns der Auslöser, uns für mehr Nachhaltigkeit einzusetzen. Wir entschieden uns für Milchziegen, Hühner und Perlhühner sowie ein Gewächshaus und einen Garten. Ich baute den Hühnerstall und den Ziegenstall komplett netzunabhängig und mit einem eigenen Wassersammelsystem. Außerdem bauten wir einen Anbau, der von Austin Energy mit 5 Sternen ausgezeichnet wurde. Das war eine tolle Gelegenheit, etwas über Nachhaltigkeit und die Messung von Energieeffizienz zu lernen. Wir haben das Gelernte genutzt, um es überall dort einzusetzen, wo wir leben. Das kann eine Herausforderung sein, aber es hat uns auf jeden Fall bewusst gemacht, wie viel Einfluss auch jeder Einzelne haben kann.

Die neuen Materialien von NLM sollen den Energieverbrauch des Netzwerks um bis zu 50 % senken und eine deutlich höhere Bandbreite ermöglichen. Können Sie in einfachen Worten erklären, wie diese Technologie funktioniert und warum sie einen solchen Durchbruch darstellt?

Herkömmliche Silizium-Photonik-Modulatoren nutzen den sogenannten Trägerverarmungseffekt, um die Phase oder Intensität des Lichts zu verändern, das den Wellenleiter des Modulators durchläuft. Mit steigenden Datenraten erfordert die Modulation mehr Leistung, führt aber auch zu einer Verschlechterung der Signalqualität. Über 200 Gbit/s gelten herkömmliche Silizium-Photonik-Module aufgrund der Signalqualität und des Leistungsbedarfs als nicht mehr praktikabel.

Bei NLM haben wir eine grundlegend andere Lösung entwickelt. Wir ersetzen das Siliziumoxid im Wellenleiter durch unsere organischen elektrooptischen Materialien. Dadurch arbeiten Modulatoren effizienter und benötigen weniger Platz als mit Silizium allein. Der geringere Platzbedarf und die hohe elektrooptische Empfindlichkeit der NLM-Materialien führen zu höherer Bandbreite, niedrigeren Antriebsspannungen und mehr photonischen integrierten Schaltkreisen (PICs) pro Wafer – und das bei gleichbleibender Stabilität bei Temperaturen über 120 °C.

Wir verlangen von den Fabriken nicht, ihre gesamte Infrastruktur zu ändern. Unser hybrider Ansatz ist ein Nachbearbeitungsschritt, der die üblichen Fertigungsabläufe nicht unterbricht. Unser bei Advanced Micro Foundry (AMF) hergestellter 1.6T DR8 PIC benötigte keine Spezialwerkzeuge, und NLM führte die Nachbearbeitung in unserem Werk durch. Die von NLM durchgeführte Nachbearbeitung wird schließlich an unsere Partner übertragen, um eine Massenproduktion zu ermöglichen. NLMs Ziel ist es, zukünftige photonische Geräte leistungsfähiger zu machen, ohne das Energiebudget zu sprengen.

NLM arbeitet mit verschiedenen Chip- und Hardware-Unternehmen zusammen. Mit wem arbeiten Sie derzeit zusammen und wie helfen Ihnen diese Beziehungen bei der Skalierung?

Wir arbeiten mit einem großen Netzwerk von Partnern aus dem Photonik- und Halbleiter-Ökosystem zusammen. Öffentlich haben wir diskutiert unsere Zusammenarbeit mit AMF, Enosemi und Centera an unserem 1.6T DR8 PIC, aber wir arbeiten auch mit unseren Investoren und anderen Branchenvertretern zusammen. Diese Zusammenarbeit hilft uns, unsere Technologie durch Dritte in realen Systemen zu validieren und unseren Weg zur skalierbaren Fertigung zu beschleunigen. Sobald wir mit unseren Partnern Fortschritte erzielen, planen wir, weitere Ergebnisse mit der Branche zu teilen.

KI-Rechenzentren verbrauchen enorm viel Energie – insbesondere für die Vernetzung. Welche Auswirkungen könnte die Technologie der NLM in der Praxis haben, wenn sie flächendeckend eingesetzt wird?

Bei großflächigem Einsatz könnte unsere Technologie den Netzwerkstromverbrauch in KI-Rechenzentren um bis zu 50 % senken. Das ist enorm, wenn man bedenkt, dass die Photonik 20–40 % des Gesamtstrombedarfs eines Rechenzentrums ausmachen kann. In einem KI-Rechenzentrum könnte unsere Technologie den Gesamtstrombedarf des Rechenzentrums um bis zu 15 % senken.

Rechenzentrumsanbieter und Hyperscaler streben nach Skalierung und Wachstum – unabhängig davon, ob sie KI unterstützen oder nicht. Durch die Reduzierung des Stromverbrauchs der Photonik in den Rechenzentren können sie die Kapazität bestehender Anlagen erweitern und so den Bedarf an Neubauten verringern. Dies ist ein Weg zu nachhaltigem Wachstum in einer Zeit, in der Energie zum entscheidenden Faktor geworden ist.

Wie passt Ihre Technologie in die nächste Hardware-Generation, die in KI-Systemen zum Einsatz kommt? Entwickeln Sie sie für bestehende Geräte oder für neue Systeme, die sich noch in der Entwicklung befinden?

Beides. Die Lösungen von NLM passen in KI- und Rechenzentrumshardware der nächsten Generation, beginnend bei 200 Gb/s pro Wellenlänge und skalierbar auf 400 Gb/s pro Wellenlänge mit unseren Silicon Organic Hybrid (SOH) PICs. NLM hat auch Technologie für Plasmonic Organic Hybrid (POH) PICs bereitgestellt, wie sie von Polariton Technologies entwickelt wurden. Diese PICs haben erreichte Rekord-elektro-optische Empfindlichkeit für Anwendungen die Frequenzen im Terahertz-Bereich erfordern. NLM arbeitet auch mit einem Kunden im Bereich Quantencomputer zusammen, da unsere Technologie auf geringere Verluste abgestimmt werden kann.

Glauben Sie, dass Ihre Technologie auch über die KI hinaus nützlich sein wird – etwa für zukünftige Quantencomputer oder weltraumgestützte Kommunikation?

Absolut. Wir haben bereits vielversprechende Ergebnisse in Quantenanwendungen mit unserem Quantenkunden erzielt, bei dem unsere Materialien selbst bei kryogenen Temperaturen saubere, stabile Signale liefern. Die Lösungen von NLM eignen sich hervorragend für Satelliten- und weltraumgestützte Systeme, bei denen Größe, Gewicht und Leistung entscheidend sind. Dank der Vorteile unserer Technologie hat NLM staatliche Zuschüsse von der NASA und der Air Force (AFWERX) erhalten. Die Vielseitigkeit unserer Technologie eröffnet viele neue Möglichkeiten.

Wie geht es mit Ihrer Produktlinie Selerion weiter? Arbeiten Sie an Versionen, die auf bestimmte Branchen wie Telekommunikation oder Edge Computing zugeschnitten sind?

Wir haben gerade Selerion-BHX vorgestellt, das speziell für Anwendungen mit ultrahoher Bandbreite und kleinem Formfaktor wie optische Ein-/Ausgabe und Satellitenkommunikation entwickelt wurde. Es bietet eine rekordverdächtige Modulationseffizienz und ermöglicht Systeme mit 400 Gbit/s und mehr. Wir sind in der Lage, unsere Materialien für spezifische Branchen – von der Telekommunikation bis zur Verteidigung – anzupassen, da es keine Einheitslösung gibt. Wir verfügen außerdem über nicht vernetzbare Technologie, die wir an Forschungs- und akademische Einrichtungen verkaufen.

Sie arbeiten mit Forschern von Universitäten wie der UW und der ETH Zürich zusammen. Was ist in Planung und können Sie uns spannende Entwicklungen verraten, auf die wir achten sollten?

Wir bauen auf jahrzehntelanger Grundlagenarbeit an der University of Washington auf und unser Team arbeitet mit erstklassigen Laboren und Forschungseinrichtungen zusammen. Zu den spannendsten Entwicklungen gehören neue Generationen unserer elektrooptischen Materialien, die Geschwindigkeit, Stabilität und Energieeffizienz noch weiter steigern. Wir informieren Sie gerne, sobald wir mehr darüber veröffentlichen können.

Sie haben in der Vergangenheit wichtige Technologiestandards mitgestaltet. Wie wichtig ist es, dass neue Materialien wie Ihre in globale Industriestandards passen?

Das ist entscheidend. Die Akzeptanz hängt von der Interoperabilität ab, und die Branche muss darauf vertrauen können, dass neue Materialien in bestehende Ökosysteme passen. Deshalb legen wir Wert auf Kompatibilität mit Standard-Siliziumfabriken und arbeiten mit Normungsgremien zusammen. Unser Ziel ist es, Partnern die Einführung unserer Technologie zu erleichtern, ohne ihren gesamten Prozess umstellen zu müssen.

Welchen Rat würden Sie jungen Ingenieuren oder Startup-Gründern geben, die an nachhaltigen, wirkungsvollen Technologien arbeiten möchten?

Scheuen Sie sich nicht, den Status quo in Frage zu stellen. Viele Durchbrüche entstehen durch das Überdenken von Annahmen – sei es in Bezug auf Materialien, Systeme, Leistung oder Skalierung. Und denken Sie daran: Sie müssen nicht alles selbst bauen. Suchen Sie sich gute Mentoren und Partner in der Branche, die Sie bei der Bewältigung der Herausforderungen unterstützen. Arbeiten Sie zusammen, iterieren Sie und konzentrieren Sie sich auf die Lösung realer Engpässe. Die Welt braucht Technologie, die nicht nur leistungsstark, sondern auch nachhaltig ist.

Vielen Dank für das tolle Interview und für Ihre Arbeit zum Thema Nachhaltigkeit und Rechenzentren. Leser, die mehr erfahren möchten, besuchen Sie NLM Photonics.