新的数据传输系统比USB快10倍，并使用聚合物电缆细细地缠绕在头发上

时间：2022-06-15 18:25:03 来源：

研究人员开发了一种数据传输系统，该系统将高频硅芯片与一根细细的头发的聚合物电缆配对。

这一进步可以提高数据中心的能源效率，并减轻电子设备丰富的车辆的负荷。

研究人员已经开发出一种数据传输系统，其传输信息的速度比USB快10倍。新的链接将高频硅芯片与一根细细的头发的聚合物电缆配对。该系统有一天可以提高数据中心的能源效率，并减轻电子设备丰富的航天器的负荷。

这项研究在2月的IEEE国际固态电路会议上进行了介绍。主要作者是Jack Holloway ’03，MNG ’04，他于去年秋天在麻省理工学院的电气工程和计算机科学系（EECS）取得了博士学位，目前在雷神公司工作。合著者包括EECS的副教授兼Holloway博士生顾问Ruonan Han和Intel的高级研究员Georgios Dogiamis。

明确的数据交换需求是显而易见的，尤其是在远程工作的时代。“计算机芯片（云计算，互联网，大数据）之间共享的信息量激增。而且很多情况都是通过传统的铜线发生的。” Holloway说。但是铜线（如USB或HDMI电缆中的铜线）非常耗电-特别是在处理繁重的数据负载时。“在燃烧的能量和信息交换率之间存在根本的权衡。”尽管对通过长于一米的管道进行快速数据传输（每秒超过100吉比特）的需求不断增长，但Holloway表示，典型的解决方案是“体积越来越大且成本越来越高”的铜缆。

铜线的一种替代方法是光缆，尽管它有其自身的问题。铜线使用电信号，而光纤使用光子。这样一来，光纤就可以快速传输数据，而几乎没有能量消耗。但是硅计算机芯片通常不能很好地与光子配合使用，这使光缆和计算机之间的互连成为一个挑战。Holloway说：“目前没有办法有效地产生，放大或检测硅中的光子。”“有各种各样昂贵而复杂的整合方案，但是从经济学的角度来看，这并不是一个很好的解决方案。”因此，研究人员开发了自己的。

该小组的新链接利用了铜缆和光纤管道的优势，同时消除了它们的弊端。Dogiamis说：“这是补充解决方案的一个很好的例子。”它们的导管由塑料聚合物制成，因此比传统的铜缆更轻巧，制造成本也可能更低。但是，当聚合物链路通过太赫兹电磁信号运行时，在传输高数据负载方面，它的能源效率要比铜高得多。新链路的效率可与光纤媲美，但具有关键优势：Holloway说：“它可以直接与硅芯片兼容，而无需任何特殊制造。”

该团队设计了这种低成本芯片，以与聚合物导管配对。通常，硅芯片难以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具有足够的功率，可以将数据直接传输到导管中。研究人员说，从硅芯片到导管的干净连接意味着整个系统可以用标准的，具有成本效益的方法来制造。

新连接在尺寸上也超过了铜。“我们的电缆截面积为0.4毫米乘以四分之一毫米，” Han说。“所以，它很小，就像一缕头发。”尽管尺寸很小，但由于它通过三个不同的并行信道（按频率分开）发送信号，因此它可以承载大量数据。链接的总带宽为每秒105吉比特，比铜基USB电缆快近一个数量级。Dogiamis说，这条电缆可以“解决带宽挑战，因为我们看到这种趋势正朝着越来越多的数据发展。”

Han希望在将来的工作中，将它们捆绑在一起，以更快地制造聚合物导管。他说：“那么数据速率将超出图表。”“它可能是每秒1 TB，但仍然很便宜。”

研究人员建议，像服务器场这样的“数据密集型”应用程序可能是新链接的早期采用者，因为它们可以大大减少数据中心的高能耗需求。该链接也可能是航空航天和汽车行业的关键解决方案，这些行业对小型轻型设备非常重视。有一天，由于链接的简单性和速度，该链接可以代替家庭和办公室中的消费电子电缆。Holloway说：“与[铜缆或光纤]方法相比，它的成本要低得多，并且带宽要宽得多，损耗也要低于传统的铜缆解决方案。”“所以，全面击掌。”

这项研究部分由英特尔，雷神公司，海军研究实验室和海军研究办公室资助。

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