Duomenų perdavimo sistema sujungia silicio lustus plauko pločio kabeliu
Ši naujovė galėtų pagerinti duomenų centrų energijos vartojimo efektyvumą ir palengvinti daug elektronikos turinčių transporto priemonių apkrovą.
Mokslininkai sukūrė duomenų perdavimo sistemą, kuri gali perduoti informaciją 10 kartų greičiau nei USB. Naujoji jungtis sujungia aukšto dažnio silicio lustus su polimeriniu kabeliu, plonu kaip plauko sruoga. Ši sistema vieną dieną gali padidinti energijos vartojimo efektyvumą duomenų centruose ir palengvinti daug elektronikos turinčių erdvėlaivių apkrovą.
Tyrimas buvo pristatytas IEEE tarptautinėje kietojo kūno grandynų konferencijoje. Pagrindinis autorius - Jackas Holloway'us '03, MNG '04, kuris praėjusį rudenį baigė doktorantūros studijas MIT Elektros inžinerijos ir informatikos fakultete (EECS) ir šiuo metu dirba kompanijoje "Raytheon". Bendraautoriai yra docentas Ruonanas Hanas (Ruonan Han), Holloway doktorantūros konsultantas EECS katedroje, ir Georgios Dogiamis (Georgios Dogiamis), "Intel" vyresnysis tyrėjas.
Mokslininkai sukūrė duomenų perdavimo sistemą, kuri sujungia aukšto dažnio silicio lustus su polimeriniu kabeliu, plonu kaip plaukų sruoga.
Greito keitimosi duomenimis poreikis akivaizdus, ypač nuotolinio darbo eroje. "Sparčiai didėja informacijos, kuria dalijasi kompiuterių lustai, kiekis - debesų kompiuterija, internetas, didieji duomenys. Ir daug to vyksta įprastais variniais laidais", - sako Holloway. Tačiau variniai laidai, tokie kaip USB ar HDMI kabeliai, reikalauja daug energijos, ypač kai perduodami dideli duomenų kiekiai. "Egzistuoja esminis kompromisas tarp sudeginamos energijos kiekio ir informacijos, kuria keičiamasi, spartos." Nepaisant didėjančio greito duomenų perdavimo (daugiau nei 100 gigabitų per sekundę) ilgesniais nei metro ilgio kabeliais poreikio, Holloway sako, kad tipinis sprendimas buvo "vis labiau gremėzdiški ir brangūs" variniai kabeliai.
Viena iš varinių laidų alternatyvų yra šviesolaidinis kabelis, tačiau jis turi savų problemų. Variniai laidai naudoja elektrinius signalus, o šviesolaidžiai - fotonus. Dėl to šviesolaidžiu duomenys perduodami greitai ir išskiriant nedaug energijos. Tačiau silicio kompiuterių mikroschemos paprastai blogai veikia fotonus, todėl šviesolaidinių kabelių ir kompiuterių sujungimas tampa iššūkiu. "Šiuo metu nėra būdo, kaip efektyviai generuoti, stiprinti ar aptikti fotonus silicyje", - sako Holloway. "Yra įvairių brangių ir sudėtingų integravimo schemų, tačiau ekonominiu požiūriu tai nėra geras sprendimas." Taigi tyrėjai sukūrė savo būdą.
Naujoji komandos sukurta jungtis naudojasi tiek varinių, tiek šviesolaidinių laidų privalumais, atsisakydama jų trūkumų. "Tai puikus vienas kitą papildančio sprendimo pavyzdys, - sako Dogiamis. Jų laidas pagamintas iš plastikinio polimero, todėl yra lengvesnis ir potencialiai pigesnis nei tradiciniai variniai kabeliai. Tačiau kai polimerinė jungtis veikia subteraherciniais elektromagnetiniais signalais, perduodant didelį duomenų krūvį, ji yra daug efektyvesnė nei varinė. Naujosios jungties efektyvumas prilygsta optinio pluošto efektyvumui, tačiau ji turi dar vieną svarbų pranašumą: "Ji tiesiogiai suderinama su silicio mikroschemomis be jokios specialios gamybos", - sako Holloway.
Komanda sukonstravo tokias nebrangias mikroschemas, kad jos būtų sujungtos su polimeriniu laidu. Paprastai silicio mikroschemos sunkiai veikia subteraherciniais dažniais. Tačiau naujosios komandos mikroschemos generuoja tokius aukšto dažnio signalus, kurių galios pakanka duomenims perduoti tiesiai į kanalą. Tyrėjai teigia, kad toks švarus silicio lustų sujungimas su laidininku reiškia, kad visa sistema gali būti gaminama standartiniais, ekonomiškai efektyviais metodais.
Naujoji jungtis taip pat lenkia varį savo dydžiu. "Mūsų kabelio skerspjūvio plotas yra 0,4 milimetro ir ketvirtis milimetro", - sako Hanas. "Taigi, jis labai mažas, kaip plaukas." Nepaisant plono dydžio, juo galima perduoti didelį duomenų kiekį, nes jis siunčia signalus trimis skirtingais lygiagrečiais kanalais, atskirtais dažniu. Bendras jungties pralaidumas yra 105 gigabitai per sekundę, t. y. beveik viena eile didesnis nei varinio USB kabelio. Dogiamis sako, kad šis kabelis gali "padėti išspręsti pralaidumo problemas, nes stebime šią megatendenciją - vis daugiau ir daugiau duomenų".
Ateityje Hanas tikisi polimerinius laidus padaryti dar spartesnius, sujungdamas juos į paketus. "Tuomet duomenų perdavimo sparta bus nepaprastai didelė", - sako jis. "Tai galėtų būti vienas terabitas per sekundę, o kaina išliktų nedidelė."
Tyrėjai mano, kad naujosios jungtys galėtų būti naudojamos "duomenų tankiai", pavyzdžiui, serverių fermose, nes jos galėtų gerokai sumažinti didelius duomenų centrų energijos poreikius. Ši jungtis taip pat galėtų būti svarbus sprendimas aviacijos ir automobilių pramonei, kurioje svarbiausia yra maži ir lengvi prietaisai. Vieną dieną ši jungtis galėtų pakeisti buitinės elektronikos kabelius namuose ir biuruose, nes ji yra paprasta ir greita. "Tai kur kas pigiau nei [variniai ar šviesolaidiniai] būdai, gerokai platesnis dažnių juostos plotis ir mažesni nuostoliai nei įprastų varinių sprendimų", - sako Holloway.
