MIT研发数据传输速度比USB快10倍的系统 可应用于汽车等行业

据外媒报道，MIT研究人员研发出一种数据传输系统，与USB相比，传输信息的速度快10倍。此种新型链接将高频硅芯片与薄如发丝的聚合物电缆结合在一起，未来可用于提升数据中心的能源效率、减轻配备了各种电子设备的航天器的负载。

将高频硅芯片与薄如发丝的聚合物电缆结合在一起的数据传输系统（图片来源：MIT）

该项研究的首席作者是麻省理工学院（MIT）电气工程与计算机科学（EECS）系博士Jack Holloway，目前，他正在Raytheon公司上班。合著者包括副教授兼Holloway的博士导师Ruonan Han以及英特尔公司的高级研究员Georgios Dogiamis。

人们需要数据快速交换，特别是在当今的远程工作时代。Holloway表示：“云计算、互联网、大数据等计算机芯片之间共享的信息激增，而且很多都是通过铜线进行。但是USB或HDMI连接线中的铜线耗电量很大，特别是在处理大量数据时，能源消耗与数据交换速率之间存在一种基本的折衷关系。尽管人们对通过1米以上的管道快速传输数据（每秒100千兆比特以上）的需求在不断增长，但是一般的解决方案还是越来越笨重且昂贵的铜制电缆。

有一种替代铜线的方案是光纤电缆，不过此种电缆也有自己的问题，即铜线采用电子信号，而光纤采用光子，因而数据传输速度快，能量损耗小。不过，硅计算机芯片通常不能很好地处理光子，光纤电缆与计算机连接在一起是一个挑战。Holloway表示：“目前还没有办法在硅芯片中高效地生产、放大或探测光子，虽然有各种昂贵且复杂的集成方案，但从经济的角度看，都不是一个很好的解决方案。”因此，研究人员们自己研发了解决方案。

该团队的新链接结合了铜和光纤管道的优点，同时摒弃了缺点，成为一个完美的补充解决方案。此类管道由塑料聚合物制成，因此比传统的铜制电缆更轻、更便宜。但是，当该聚合物链接在亚太赫兹电磁信号下运行时，传输大量数据时比铜更节能。新型链接的效率也与光纤不相上下，还具有一个关键优势，即可直接与硅芯片兼容，且无需采用特殊制造工艺。

研究团队结合聚合物管道打造了低成本芯片，一般而言，硅芯片很难在亚太赫兹频率下运行。不过，该团队设计的新芯片能够产生具有足够能量的高频信号，将数据直接传输至管道。可以将硅芯片直接与该管道连接在一起意味着，可以采用标准且经济高效的方法打造整个系统。

此外，此种新链接在尺寸方面胜过了铜和光纤。Han表示：“我们电缆的横截面为0.4毫米X 0.25毫米，因而非常小，就像一缕头发。”尽管尺寸小，该链接能够携带大量的数据，因为其可以通过三个不同的并行管道，以不同的频率传输信号。该链接的整体带宽为105千兆比特/秒，几乎比铜制USB电缆快了一个数量级。Dogiamis表示，随着数据量越来越大，该电缆能够解决带宽挑战。

未来，Han希望能够通过将此类聚合物管道捆绑在一起，进一步提升其传输数据的速度。“到那时候，数据传输速度可以达1太比特/秒，而且成本还很低。”

研究人员建议，服务器群等数据密集型应用可尽早采用此种新链接，因为其可以大幅减少数据中心的高能量需求。此外，此种链接可能成为航天航空与汽车行业的关键解决方案，此类行业也非常重视尺寸小且轻的设备。未来，该链接还能够因既简单又高速，取代家庭与办公室中的消费电缆。Holloway表示：“此种链接的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。”