研究人员开发了一种数据传输系统，可以将高频硅芯片与一根聚合物电缆配对，就像一根头发丝一样细。信用:麻省理工学院新闻研究人员开发了一种数据传输系统，传输信息的速度比USB快10倍。新的链接将高频硅芯片和一根聚合物电缆连接起来，就像一缕头发一样细。该系统有朝一日可能会提高数据中心的能效，减轻电子产品丰富的航天器的负荷。这项研究发表在本月的IEEE国际固态电路会议上。第一作者是杰克·霍洛威，他去年秋天在麻省理工学院电气工程和计算机科学系(EECS)完成了博士学位，目前在雷神公司工作。合著者包括EECS副教授、霍洛威博士顾问若南·韩和英特尔高级研究员圣乔治·多加米斯。
对快速数据交换的需求是显而易见的，尤其是在远程工作的时代。“计算机芯片之间共享的信息量激增——云计算、互联网、大数据。霍洛威说:“许多这种情况发生在传统的铜线上。但是铜线，像那些在USB或HDMI电缆中发现的一样，是耗电的——尤其是在处理沉重的数据负载时。“在燃烧的能量和交换的信息速率之间有一个基本的权衡。”尽管人们对通过长度超过一米的管道进行快速数据传输(超过每秒100千兆比特)的需求日益增长，但霍洛威表示，典型的解决方案是“越来越笨重和昂贵”的铜电缆。
铜线的一种替代品是光缆，尽管它也有自己的问题。铜线使用电信号，而光纤使用光子。这使得光纤能够快速传输数据，几乎没有能量损耗。但是硅计算机芯片通常不能很好地利用光子，使得光缆和计算机之间的互连成为一个挑战。“目前没有办法在硅中有效地产生、放大或检测光子，”霍洛威说。“有各种昂贵而复杂的整合方案，但从经济学角度来看，这并不是一个很好的解决方案。”所以，研究人员开发了自己的。
该团队的新链接利用了铜和光纤导管的优点，同时摒弃了它们的缺点。“这是互补解决方案的一个很好的例子，”多加米斯说。他们的导管由塑料聚合物制成，因此比传统的铜电缆更轻，制造成本也更低。但是当聚合物链路以亚太赫兹电磁信号工作时，它在传输高数据负载方面比铜更节能。新链路的效率与光纤相当，但有一个关键优势:“它与硅芯片直接兼容，无需任何特殊制造，”霍洛威说。
该团队设计了这种低成本芯片与聚合物导管配对。通常，硅芯片很难在亚太赫兹频率下工作。然而，该团队的新芯片产生的高频信号功率足以将数据直接传输到管道中。研究人员说，从硅片到导管的干净连接意味着整个系统可以用标准的、低成本的方法制造。
就尺寸而言，新链路也胜过了铜和光纤。“我们电缆的横截面积是0.4毫米乘四分之一毫米，”韩说。“所以，它超级小，就像一缕头发。”尽管体积很小，但它可以承载大量数据，因为它通过三个不同的并行通道发送信号，这些通道按频率分开。该链路的总带宽为每秒105千兆位，比基于铜的USB电缆快近一个数量级。Dogiamis说，这种电缆可以“解决带宽挑战，因为我们看到了数据越来越多的大趋势。”
在未来的工作中，韩希望通过将聚合物导管捆绑在一起，使其速度更快。“那么数据率将会超出图表，”他说。"它可能是每秒1太比特，仍然是低成本的."
研究人员认为，像服务器群这样的“数据密集型”应用程序可能是新链接的早期采用者，因为它们可以大幅降低数据中心的高能耗需求。这种联系也可能是航空航天和汽车行业的一个关键解决方案，这些行业重视小型轻型设备。有一天，由于链接的简单性和速度，该链接可能会取代家庭和办公室中的消费电子电缆。“它比(铜或光纤)方法的成本低得多，比传统的铜解决方案具有明显更宽的带宽和更低的损耗，”Holloway说。“所以，四周击掌。”
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