數(shù)據(jù)流有多快？答案是：還不夠快。

為了滿足日益增長(zhǎng)的計(jì)算需求，人們一直在尋找更有效的數(shù)據(jù)傳輸解決方案。即使在今天，大多數(shù)數(shù)據(jù)傳輸都是通過(guò)傳統(tǒng)的銅纜進(jìn)行的，這種銅纜耗電量很大，形成了數(shù)據(jù)交換和能源消耗之間的相互影響問(wèn)題。光纖電纜是另一種選擇，但它們不能很好地與我們計(jì)算系統(tǒng)中的硅芯片配合使用。克服這些限制雖然在理論上是可能的，但成本可能會(huì)高得讓人望而卻步，特別是對(duì)于數(shù)據(jù)中心、航天器、電動(dòng)汽車(chē)等電子產(chǎn)品豐富的應(yīng)用。

麻省理工學(xué)院（Massachusetts Institute of Technology）的一組科學(xué)家最近展示了一種塑料聚合物電纜，這種電纜是一種互補(bǔ)的解決方案；它既能利用銅線和光纖的優(yōu)點(diǎn)，又能克服它們的缺點(diǎn)。這種電纜比銅線更薄、更輕，數(shù)據(jù)傳輸速度可與光纖線媲美，同時(shí)與硅芯片兼容。該小組在2月份的IEEE國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議（IEEE International Solid-State Circuits Conference）上公布了研究結(jié)果，報(bào)告數(shù)據(jù)傳輸速度超過(guò)每秒100gb。

麻省理工學(xué)院的研究人員之一Ruonan Han說(shuō)，通過(guò)銅纜高效地傳輸更多的數(shù)據(jù)變得越來(lái)越困難。他補(bǔ)充說(shuō)，對(duì)于鼠標(biāo)和鍵盤(pán)等低速USB設(shè)備，電纜明顯很薄，制造成本低，而且足夠長(zhǎng)。但銅線，如 USB 或 HDMI 電纜中的銅線，是很耗電的--尤其是在處理重?cái)?shù)據(jù)負(fù)載時(shí)。

銅線的一種替代方案是光纜，不過(guò)這也有自己的問(wèn)題。銅線使用的是電信號(hào)，而光纖使用的是光子。這使得光纖能夠快速傳輸數(shù)據(jù)，而且能量耗損小。但電腦芯片通常不太兼容光子這使得光纖電纜和電腦之間的互連成為一個(gè)挑戰(zhàn)。

該團(tuán)隊(duì)的新鏈路吸取了銅管和光纖導(dǎo)管的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)沒(méi)有它們的缺點(diǎn)。研究人員表示，這是一個(gè)很好的互補(bǔ)解決方案的例子。他們的導(dǎo)管是由塑料聚合物制成的，所以比傳統(tǒng)的銅纜更輕，制造成本也可能更低。但當(dāng)聚合物鏈路以亞太赫茲電磁信號(hào)運(yùn)行時(shí)，它在傳輸高數(shù)據(jù)負(fù)載時(shí)的能效遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于銅纜。新鏈路的效率可與光纖相媲美，但有一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)：“它可以直接與硅芯片兼容，無(wú)需任何特殊制造”。

這項(xiàng)研究Intel，Raytheon，Naval Research Laboratory，和Office of Naval Research提供部分資金，使用亞太赫茲高頻電磁信號(hào)來(lái)證明聚合物電纜的效率。Han和他的同事設(shè)計(jì)了低成本的硅芯片來(lái)與聚合物電線配對(duì)，后者是從聚合物薄片上激光切割而成的。

Han 表示：“我們的電纜的橫截面積是 0.4 毫米× 0.25 毫米，所以，它超級(jí)微小，就像一縷頭發(fā)。盡管它的尺寸很細(xì)，但它可以攜帶大量的數(shù)據(jù)，因?yàn)樗ㄟ^(guò)三個(gè)不同的平行通道發(fā)送信號(hào)，并由頻率分開(kāi)。該鏈路的總帶寬為每秒105千兆比特，幾乎比基于銅纜的 USB 電纜快一個(gè)數(shù)量級(jí)。這種電纜可以解決帶寬挑戰(zhàn)，其能效遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于銅，并且與硅芯片的連接非常干凈。

“我們?cè)O(shè)想，這樣的設(shè)計(jì)將進(jìn)一步大大提高速度，”Han說(shuō)，“理論上，（數(shù)據(jù)傳輸速度）確實(shí)沒(méi)有限制。”除了增加通道數(shù)量，麻省理工學(xué)院的研究小組正在研究其他提高數(shù)據(jù)傳輸速率的方法；Han表示，他們樂(lè)觀地認(rèn)為將很快可以跨越1-terabit-per-second的障礙。盡管他們的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備限制他們只能使用30厘米長(zhǎng)的電纜，但他說(shuō)，達(dá)到1米及以上“應(yīng)該不是什么大問(wèn)題”。

雖然現(xiàn)在還為時(shí)過(guò)早，但Han認(rèn)為業(yè)界有機(jī)會(huì)采用麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)的聚合物電纜作為未來(lái)數(shù)據(jù)鏈路的新標(biāo)準(zhǔn)。聚合物帶以前曾被用作傳播電磁信號(hào)的波導(dǎo)，但與硅芯片的直接兼容性，無(wú)需任何特殊制造，對(duì)麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)是一劑強(qiáng)心針。“這使得繼續(xù)使用現(xiàn)有的硅集成電路技術(shù)變得更加容易，”Han說(shuō)。

他希望這些特性將有助于工業(yè)利用，盡管這并不容易，“因?yàn)檫@需要建立工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)發(fā)集成電路芯片、制造聚合物電纜、連接器等。”不過(guò)，Han仍樂(lè)觀地認(rèn)為，他們的成功演示將吸引材料科學(xué)家和工程師的注意，他們將提高電纜的質(zhì)量和可制造性。
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