日前，美國加州理工學院和英國南安普頓大學的工程師合作設計了一種與光子芯片(利用光傳輸數(shù)據(jù))集成的電子芯片，創(chuàng)造了一種能以超高速傳輸信息同時產生最少熱量的緊密結合的最終產品。 該研究成果發(fā)表在近期的《IEEE固態(tài)電路期刊》上。

雖然雙芯片“三明治”不太可能在膝上型電腦中找到出路，但新設計可能會影響管理大量數(shù)據(jù)通信的數(shù)據(jù)中心的未來。 就像膝上型電腦在使用時會升溫一樣，數(shù)據(jù)中心的服務器也會在工作時升溫，只是幅度要大得多。一些數(shù)據(jù)中心甚至建在水下，以便更容易地冷卻整個設施。理論上講，它們的效率越高，產生的熱量就會越少，最終管理的信息量就越大。

數(shù)據(jù)處理在電子電路上完成，而數(shù)據(jù)傳輸則可以使用光子學有效完成。在兩個方面同時實現(xiàn)超高速非常具有挑戰(zhàn)性，不過，設計它們之間的接口則更為困難。

不僅在數(shù)據(jù)中心，而且在高性能計算機中，人們還需要提高不同芯片之間的數(shù)據(jù)通信速度。隨著芯片計算能力的擴大，通信速度可能成為瓶頸，尤其是在嚴格的能源限制下。

為應對這一挑戰(zhàn)，該團隊從頭開始設計了電子芯片和光子芯片，并共同優(yōu)化了它們以協(xié)同工作。從最初的想法到實驗室的最終測試，這個過程花了四年時間。

研究人員稱，必須同時優(yōu)化整個系統(tǒng)，從而實現(xiàn)卓越的電源效率。這兩個芯片實際上就是為彼此制造的，在三個維度上相互集成。 兩個芯片之間由此產生的優(yōu)化接口使它們能每秒傳輸100吉比特的數(shù)據(jù)，同時每個傳輸比特僅產生2.4皮焦耳熱量。

與當前最先進的技術相比，這將傳輸?shù)碾姽夤β市侍岣吡?.6倍。皮焦耳是焦耳的萬億分之一，它被定義為1安培的電流通過1歐姆的電阻在一秒鐘內釋放的能量——或大約0.24卡路里。 隨著世界變得越來越互聯(lián)，每個設備都會產生更多的數(shù)據(jù)，令人興奮的是，與傳統(tǒng)技術相比，這項技術可以在消耗一小部分功率的同時實現(xiàn)如此高的數(shù)據(jù)速率。

編輯：黃飛