关于新型塑料聚合物电缆的特性

数据流有多快？答案是：还不够快。

为了满足日益增长的计算需求，人们一直在寻找更有效的数据传输解决方案。即使在今天，大多数数据传输都是通过传统的铜缆进行的，这种铜缆耗电量很大，形成了数据交换和能源消耗之间的相互影响问题。光纤电缆是另一种选择，但它们不能很好地与我们计算系统中的硅芯片配合使用。克服这些限制虽然在理论上是可能的，但成本可能会高得让人望而却步，特别是对于数据中心、航天器、电动汽车等电子产品丰富的应用。

麻省理工学院（Massachusetts Institute of Technology）的一组科学家最近展示了一种塑料聚合物电缆，这种电缆是一种互补的解决方案；它既能利用铜线和光纤的优点，又能克服它们的缺点。这种电缆比铜线更薄、更轻，数据传输速度可与光纤线媲美，同时与硅芯片兼容。该小组在2月份的IEEE国际固态电路会议（IEEE International Solid-State Circuits Conference）上公布了研究结果，报告数据传输速度超过每秒100gb。

麻省理工学院的研究人员之一Ruonan Han说，通过铜缆高效地传输更多的数据变得越来越困难。他补充说，对于鼠标和键盘等低速USB设备，电缆明显很薄，制造成本低，而且足够长。但铜线，如 USB 或 HDMI 电缆中的铜线，是很耗电的--尤其是在处理重数据负载时。

铜线的一种替代方案是光缆，不过这也有自己的问题。铜线使用的是电信号，而光纤使用的是光子。这使得光纤能够快速传输数据，而且能量耗损小。但电脑芯片通常不太兼容光子这使得光纤电缆和电脑之间的互连成为一个挑战。

该团队的新链路吸取了铜管和光纤导管的优点，同时没有它们的缺点。研究人员表示，这是一个很好的互补解决方案的例子。他们的导管是由塑料聚合物制成的，所以比传统的铜缆更轻，制造成本也可能更低。但当聚合物链路以亚太赫兹电磁信号运行时，它在传输高数据负载时的能效远远高于铜缆。新链路的效率可与光纤相媲美，但有一个关键优势：“它可以直接与硅芯片兼容，无需任何特殊制造”。

这项研究Intel，Raytheon，Naval Research Laboratory，和Office of Naval Research提供部分资金，使用亚太赫兹高频电磁信号来证明聚合物电缆的效率。Han和他的同事设计了低成本的硅芯片来与聚合物电线配对，后者是从聚合物薄片上激光切割而成的。

Han 表示：“我们的电缆的横截面积是 0.4 毫米× 0.25 毫米，所以，它超级微小，就像一缕头发。尽管它的尺寸很细，但它可以携带大量的数据，因为它通过三个不同的平行通道发送信号，并由频率分开。该链路的总带宽为每秒105千兆比特，几乎比基于铜缆的 USB 电缆快一个数量级。这种电缆可以解决带宽挑战，其能效远远高于铜，并且与硅芯片的连接非常干净。

“我们设想，这样的设计将进一步大大提高速度，”Han说，“理论上，（数据传输速度）确实没有限制。”除了增加通道数量，麻省理工学院的研究小组正在研究其他提高数据传输速率的方法；Han表示，他们乐观地认为将很快可以跨越1-terabit-per-second的障碍。尽管他们的实验室设备限制他们只能使用30厘米长的电缆，但他说，达到1米及以上“应该不是什么大问题”。

虽然现在还为时过早，但Han认为业界有机会采用麻省理工学院团队的聚合物电缆作为未来数据链路的新标准。聚合物带以前曾被用作传播电磁信号的波导，但与硅芯片的直接兼容性，无需任何特殊制造，对麻省理工学院的团队来说是一剂强心针。“这使得继续使用现有的硅集成电路技术变得更加容易，”Han说。

他希望这些特性将有助于工业利用，尽管这并不容易，“因为这需要建立工业标准、开发集成电路芯片、制造聚合物电缆、连接器等。”不过，Han仍乐观地认为，他们的成功演示将吸引材料科学家和工程师的注意，他们将提高电缆的质量和可制造性。
编辑：lyn