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比USB快10倍!MIT开发出新型数据传输系统,同步突破铜导和光纤局限

Evelyn Zhang

麻省理工(MIT)的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。这种新型链管将高频硅芯片与一根细如发丝的聚合物电缆配对。

据报道,该系统有一天可能会提高数据中心的能源效率,帮助减轻那类集成了很多电子设备的航天器身上的负载。

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这项研究在本月的IEEE国际固态电路会议上发表。该研究的主要作者是Jack Holloway,他于去年秋天在麻省理工学院电气工程和计算机科学系(EECS)完成博士学位,目前在雷神(Raytheon)公司工作。合著者包括Holloway在EECS领域的副教授兼博士导师Ruonan Han,以及Intel高级研究员Georgios Dogiamis。

人们显然需要快速的数据交换,尤其是在一个远程工作的时代。“计算机芯片(云计算、互联网和大数据)之间共享的信息数量出现了爆炸式增长。而很多这种情况都发生在传统铜线上,”Jack Holloway表示。但是铜线,就像那些在USB或HDMI电缆中发现的铜线,是很耗电的——特别是在处理大量数据负载时。以往的解决方案一般都选择了用“越来越笨重和昂贵”的铜电缆来解决问题。

另一种选择是光纤电缆,尽管它也有自己的问题。光纤使用光子,但硅计算机芯片通常不能很好地处理光子,这使得光纤电缆和计算机之间的互连成为一个挑战。

该团队的新型链管利用了铜和光纤管道的优点,同时摒弃了它们的缺点。它由塑料聚合物制成,因此比传统的铜电缆更轻,而且制造成本可能更低。但当聚合物连接在亚太赫兹的电磁信号下运行时,它在传输高数据负载时比铜要节能得多。

新型链管的效率堪比光纤,而且有一个关键的优势——它直接与硅芯片兼容,不需要任何特殊的制造。

该团队设计了低成本芯片来配合聚合物导管。通常,硅芯片很难在亚太赫兹的频率下工作。然而,该团队的新芯片产生的高频信号具有足够的能量,可以将数据直接传输到管道中。研究人员说,从硅芯片到导管的贯通连接,意味着整个系统可以用标准的、经济有效的方法制造。

新型链管的尺寸体积优势也更明显:这种电缆的横截面积是0.4毫米×0.25毫米,宛如一根头发。尽管它的体积很小,但它可以携带大量的数据,因为它通过三个不同的并行通道发送信号,这些通道以频率分开。这条链路的总带宽为每秒105gb,几乎比铜质USB连接线快了一个数量级。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。”

其成本远低于铜或光纤方案,而且与传统铜解决方案相比,带宽更广、损耗更低。在未来的工作中,研究人员希望通过将聚合物管道捆绑在一起,使其速度更快。“那时的数据速率将会超出预期……它可以达到每秒1太比特,但成本仍然很低。”

该研究部分由英特尔、雷声公司、海军研究实验室和海军研究办公室资助。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考来源:https://news.mit.edu/2021/data-transfer-system-silicon-0224


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