Наука полимеры электроника технологии

В МТИ соединили чипы с помощью кабеля толщиной в человеческий волос

25.02.2021 13:00
Просмотров: 907

Исследователь из Массачусетского технологического института совместно с коллегами из других университетов и компаний разработал систему передачи данных, которая работает со скоростью в 10 раз быстрее, чем USB. Кремниевые чипы в системе соединяются полимерным кабелем толщиной с человеческий волос. Применение такой системы может повысить энергоэффективность центров обработки данных и стать ключевым решением для аэрокосмической и автомобильной промышленности. Наконец, она сможет заменить обычные кабели в домах и офисах.

Авторы работы отмечают, что необходимость быстрого обмена данными очевидна, и, в особенности, в эпоху удаленной работы. По их словам, произошел взрывной рост объема передаваемой информации, но зачастую обмен происходит по обычным медным проводом. При этом медные кабели, подобные тем, что используются в USB или HDMI, потребляют много энергии, особенно при работе с большими объемами данных.

Альтернативой медному проводу является оптоволоконный, но и тут есть свои нюансы. Оптоволоконная оптика использует фотоны, которые слабо взаимодействуют с кремнием, что затрудняет соединение между оптоволоконными кабелями и компьютерами.

Исследователи задействовали в разработке нового канала связи преимущества медных и оптоволоконных кабелей. Их провод изготовлен из пластикового полимера, поэтому он легче и потенциально дешевле в производстве, чем традиционные медные кабели. Такой полимерный кабель работает с электромагнитными сигналами суб-терагерцового диапазона, что делает его более энергоэффективным, чем медь, при передаче больших данных. В итоге новая линия связи по эффективности не уступает оптоволоконной, но имеет ключевое преимущество: она напрямую совместима с кремниевыми микросхемами.

Команда разработала такие недорогие чипы для соединения с полимерным кабелем. Как правило, кремний не может работать на частотах ниже терагерцовых. Новые чипы генерируют высокочастотные сигналы с достаточной мощностью для передачи данных непосредственно в канал.

Площадь поперечного сечения полимерного кабеля составляет 0,4 мм на 0,25 мм. Несмотря на небольшой размер, он может нести массивный объем данных, поскольку отправляет сигналы по трем параллельным каналам, разделенным по частоте. Общая пропускная способность канала составляет 105 гигабит в секунду, что почти на порядок быстрее, чем у USB-кабеля на медной основе.

Теперь исследователи хотят сделать полимерные кабели еще быстрее, объединив их вместе.

Исследование было представлено на Международной конференции по твердотельным схемам. Его ведущим автором выступает Джек Холлоуэй, который защитил докторскую диссертацию на факультете электротехники и информатики МТИ и в настоящее время работает в Raytheon. Соавторами работы выступают Руонан Хан, доцент факультета МТИ, и Георгиос Догиамис, старший научный сотрудник Intel.