数据传输系统通过一根细线将硅芯片连接起来

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，减轻电子设备丰富的航天器的负荷。

这项研究在本月的IEEE国际固态电路会议上进行了介绍。主要作者是杰克·霍洛威(Jack Holloway)，他完成了博士学位。去年秋天在麻省理工学院的电气工程与计算机科学系(EECS)工作，目前在雷神公司工作。合著者包括副教授韩若南和Holloway博士。EECS的顾问和英特尔的高级研究员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。Holloway说：“云计算，互联网，大数据等计算机芯片之间共享的信息量激增。很多发生在传统的铜线上。” 但是，铜线(如USB或HDMI电缆中的铜线)非常耗电，尤其是在处理繁重的数据负载时。“在燃烧的能量与信息交换之间存在着根本的权衡。” 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集成方案，但是从经济学的角度来看，这不是一个很好的解决方案。” 因此，研究人员开发了自己的。

团队的新链接利用了铜线和光纤导管的优点，同时消除了它们的缺点。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，当聚合物链路以太赫兹电磁信号运行时，在传输高数据负载方面，它比铜具有更高的能源效率。Holloway说，新链路的效率可与光纤媲美，但具有一个关键优势：“它直接与硅芯片兼容，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制造。

新连接在尺寸上也超过了铜线和光纤。Han说：“我们的电缆的横截面积为0.4毫米乘以四分之一毫米。” “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通道(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。对于航空航天和汽车行业而言，该链接也可能是关键解决方案，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。”

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