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澳門教育家陳康妮：銅線使用電信號，而光纖使用光子

陳康妮・2021-03-12

【作者簡介】陳康妮 Miss Connie 澳門科技大學講師澳州墨爾本大學主修高等教育管理學澳門高等教育管理學專家（Digital Educator）澳門培訓師（Digital Trainer）澳門教育專欄作家（Digital Writer 全球職涯發展師從事高等教育管理培訓工作十七年外國研究人員開發了一種數據傳輸系統，該系統可以比USB傳輸速度快10倍。新的鏈接將高頻矽晶片與一根細細的頭髮的聚合物電纜配對。該系統有一天可以提高數據中心的能源效率。明確的數據交換需求是顯而易見的，尤其是在遠程工作的時代。ldquo;電腦晶片（雲計算，互聯網，大數據）之間共用的信息量激增。而且很多情況都是通過傳統的銅線發生的。但是銅線（如USB或HDMI電纜中的銅線）非常耗電特別是在處理繁重的數據負載時。 ldquo;在燃燒的能量和資訊交換率之間存在根本的權衡。rdquo;儘管對通過長於一米的管道進行快速數據傳輸（每秒超過100吉比特）的需求不斷增長，典型的解決方案是ldquo;體積越來越大且成本越來越高rdquo;的銅纜。銅線的一種替代方法是光纜，儘管它有其自身的問題。銅線使用電信號，而光纖使用光子。這樣一來，光纖就可以快速傳輸數據，而幾乎沒有能量消耗。但是矽電腦晶片通常不能很好地與光子配合使用，這使光纜和電腦之間的互連成為一個挑戰。目前沒有辦法有效地產生，放大或檢測矽中的光子。ldquo;有各種各樣昂貴而復雜的整合方案，但是從經濟學的角度來看，這並不是一個很好的解決方案。rdquo;因此，外國研究人員嘗試開發了自己的方案。外國研究人員的新鏈接利用了銅纜和光纖管道的優勢，同時消除了它們的弊端。它們的導管由塑膠聚合物製成，因此比傳統的銅纜更輕巧，製造成本也可能更低。但是，當聚合物鏈路通過太赫茲電磁信號運行時，在傳輸高數據負載方面，它的能源效率要比銅高得多。新鏈路的效率可以與光纖媲美，但具有一個關鍵優勢：ldquo;它可以直接與矽晶片相容，而無需任何特殊製造。rdquo; 該團隊設計了這種低成本晶片，以與聚合物導管配對。通常，矽晶片難以在亞太赫茲頻率下工作。然而，該團隊的新晶片產生的高頻信號具有足夠的功率，可以將數據直接傳輸到導管中。研究人員說，從矽晶片到導管的幹淨連接意味著整個系統可以用標準的，具有成本效益的方法來製造。新連接在尺寸上也超過了銅。 ldquo;電纜截面積為0.4毫米乘以四分之一毫米rdquo; 所以，它很小，就像一縷頭髮。儘管尺寸很小，但由於它通過三個不同的並行通道（按頻率分開）發送信號，因此它可以承載大量數據。鏈接的總帶寬為每秒105吉比特，比銅基USB電纜快近一個數量級。這條電纜可以ldquo;解決帶寬挑戰，看到這種趨勢正朝著越來越多的數據方向發展。rdquo; 希望在將來將它們捆綁在一起，以更快地製造聚合物導管。那麼數據速率將超出圖表。它可能是每秒1 TB，但仍然很便宜。研究人員建議，像服務器場這樣的ldquo;數據密集型rdquo;應用程式可能是新鏈接的早期採用者，因為它們可以大大減少數據中心的高能耗需求。該鏈接也可能是航空航太和汽車行業的關鍵解決方案，這些行業對小型輕型設備非常重視。有一天，由於鏈接的簡單性和速度，該鏈接可以代替家庭和辦公室中的消費電子電纜。與銅纜或光纖方法相比，它的成本要低得多，並且帶寬要寬得多，損耗也要低於傳統的銅纜解決方案。

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