光电子集成芯片突破数据传输率界限

日前，美国加州理工学院和英国南安普顿大学的工程师合作设计了一种与光子芯片(利用光传输数据)集成的电子芯片，创造了一种能以超高速传输信息同时产生最少热量的紧密结合的最终产品。 该研究成果发表在近期的《IEEE固态电路期刊》上。

虽然双芯片“三明治”不太可能在膝上型电脑中找到出路，但新设计可能会影响管理大量数据通信的数据中心的未来。 就像膝上型电脑在使用时会升温一样，数据中心的服务器也会在工作时升温，只是幅度要大得多。一些数据中心甚至建在水下，以便更容易地冷却整个设施。理论上讲，它们的效率越高，产生的热量就会越少，最终管理的信息量就越大。

数据处理在电子电路上完成，而数据传输则可以使用光子学有效完成。在两个方面同时实现超高速非常具有挑战性，不过，设计它们之间的接口则更为困难。

不仅在数据中心，而且在高性能计算机中，人们还需要提高不同芯片之间的数据通信速度。随着芯片计算能力的扩大，通信速度可能成为瓶颈，尤其是在严格的能源限制下。

为应对这一挑战，该团队从头开始设计了电子芯片和光子芯片，并共同优化了它们以协同工作。从最初的想法到实验室的最终测试，这个过程花了四年时间。

研究人员称，必须同时优化整个系统，从而实现卓越的电源效率。这两个芯片实际上就是为彼此制造的，在三个维度上相互集成。 两个芯片之间由此产生的优化接口使它们能每秒传输100吉比特的数据，同时每个传输比特仅产生2.4皮焦耳热量。

与当前最先进的技术相比，这将传输的电光功率效率提高了3.6倍。皮焦耳是焦耳的万亿分之一，它被定义为1安培的电流通过1欧姆的电阻在一秒钟内释放的能量——或大约0.24卡路里。 随着世界变得越来越互联，每个设备都会产生更多的数据，令人兴奋的是，与传统技术相比，这项技术可以在消耗一小部分功率的同时实现如此高的数据速率。

编辑：黄飞