Műanyag kábellel váltanák le az USB-t

Az olcsósághoz nagy sebesség társul, nem beszélve az energiahatékonyságról.

Több konkurens vállalat szakemberei dolgoznak hosszabb ideje az adatátviteli technológiák megújításán, munkájuk korai gyümölcseit, annak eddigi eredményeit pedig nemrég egy konferencián osztották meg az érdeklődőkkel. Komoly remények fűződnek a projekthez, amely több meglévő platformot válthat majd le a jövőben.

Az MIT oldalán jelent meg a részletes beszámoló, amelyben az IEEE International Solid-State Circuits Conference alatt elhangzottakra hivatkoznak, a mérnökök ugyanis ott, a rendezvény alatt ismertették az eddigi fejleményeket. Ebből kiderül, hogy egy műanyag polimer kábel révén szeretnék megújítani a területet, amely költséghatékony módon nyújtana egy rendkívül gyors alternatívát, a megoldással ugyanis nagyjából 10-szer nagyobb iramban tudnánk adatokat továbbítani, mint a jelenleg elérhető leggyorsabb USB-szabvánnyal. Ez ráadásul csak az első lépés lenne, amennyiben a további munka sikeres lesz, a felső plafon még inkább kitolható lenne, az elsődleges alkalmazási terület pedig az adatközpontok szegmense lenne, amelyet jó eséllyel az űrhajók követnének a sorban.

A hagyományos rézkábelek alternatívája az optikai kábel, ott azonban gondot jelent, hogy ez nem közvetlenül kompatibilitis a szilícium chipekkel, hiszen a beérkező fotonokat ezek önmagukban nem tudják értelmezni. A műanyag polimer kábel az emberi hajszálhoz hasonló, nagyon vékony kivitelben állna rendelkezésünkre, a csoport vezetője pedig azt is lehetségesnek tartja, hogy idővel az eddig elért 105 Gbps-ról akár 1 Tbps-ra srófolják fel az adatátviteli sebességet. Az előnyök listáján emellett a kisebb méret, az alacsonyabb előállítási költség, valamint a jobb energiahatékonyság szerepel, a fejlesztés folytatásával pedig az is kiderül majd, hogy mindez mennyiben lesz alkalmazható az autózás és az űruzatás területén - az első körben az adatközpontokban jelenhet meg a megoldás, a szintén ugyanazon csapat által kifejlesztett olcsó chipekkel együtt.

Nagy valószínűséggel hosszú évekig tartó munka következik most, a kereskedelmi forgalomba kerülésről egyelőre nem beszélnek.

Hozzászólások

A témához csak regisztrált és bejelentkezett látogatók szólhatnak hozzá!
Bejelentkezéshez klikk ide
(Regisztráció a fórum nyitóoldalán)
  • Caro #13
    Ebben nem látok elvi akadályt. Csak azt mondom, hogy a nagyon távoli infra (amiről a cikk beszél), és a közeli infra, ahol általában szóba jönnek a félvezetős megoldások, nagyon távol állnak egymástól.

    A LED úgy bocsát ki fényt, hogy a p-n átmeneten áthaladó elektron körül "hirtelen" megváltozik a közeg, más elektromos tulajdonságokkal rendelkezik. Az elektron energiát veszít a p-n átmenet átugrásakor, és az energiakülönbözettől fény vagy hő formájában szabadul meg.
    A Si alapú félvezetőknél az átmenetben inkább hő képződik, a LED alapanyagoknál, mint a GaAs, InGaAs, GaN, stb. pedig inkább fény, ez abból jön, hogy az elektron hullámként "irányváltoztatás" nélkül tovább tud-e haladni? (direkt vagy indirekt bandgap)
    Elnyelni mindkettőt tudják, ezért hatékony a Si alapú napelem is.

    Ha kisebb energiájú fotonokat akarunk kibocsátani, olyan félvezető kell, ahol a bandgap kisebb. Pl. germánium. De ahogy csökkentjük a bandgapet, eljutunk oda, hogy a hőmérsékleti gerjesztések segítségével az elektronok át tudnak ugrani ezen az energialépcsőn, és igazából nem félvezetőt kapunk, hanem vezetőt.

    Ha megnézed, hogy mi kapható jelenleg félvezető alapon: mid-IR LED-ek léteznek még. Kb. 5 um hullámhosszig. Az 60 THz, és itt a foton energia kb. 10x ese a hőmérsékleti gerjesztés energiájának. Ezért ezt még meg lehet csinálni.
    Ebben a cikkben THz alatti frekvenciáról írnak, 1 THz-nél már csak 4 meV lenne a foton energia, ami kb. ötöde a hőmérsékleti gerjesztésnek. Ez már nem tűnik kivitelezhetőnek a hagyományos elveken. Nyilván hűtéssel elérhetők ezek az energiák is, de azt nem emlegették, hogy majd folyékony héliummal kell hűteni :)
  • kvp #12
    Egy 2012-es cikk irja le, hogy sikerult infra led-eket integralniuk szilicium alapu felvezetore. Az infra led-ek (altalaban a led-ek) alkalmasak nem tul hatekony fotodiodanak is, aminek a jelet egy plusz hagyomanyos bipolaris tranzisztor fokozat tudja erositeni. Azt meg mar lehet cmos technologiahoz is illeszteni. Tehat ezeket a chipre integralt infra led-eket lehetne felhasznalni mind ado, mind vevo funkcioban. A gond igazabol az, hogy dragabb mint a rezes osszekotes es meg mindig sokkal bonyolultabb a technologia. De elvi szinten lehetseges. Meg lehetne kompozit csipeket igy gyartani, azaz egybe tokozott GaAs ado-vevo aramkoroket es mellejuk a CMOS feldolgozo aramkort (magat a logikai chip-et). Ehhez kepest meg mindig diszkret felepitesuek a halozati forgalomhoz hasznalt SFP-k is. (meg a 10-25 Gb-esek is)

    Na most a kerdes az, hogy az igy felhasznalt es elfutott energia az kevesebb-e mint a sima rez alapu osszekotes a chipek kozott, nagysebessegu differencialis jeleket hasznalva.

    ps: A fent emlitett cikk:
    https://news.cornell.edu/stories/2012/05/nanocrystal-infrared-leds-can-be-made-cheaply
  • nirriti #11
    Tisztára úgy hangzik mintha fogták volna a TOSLINK-et és korszerűsítenék.
    Utoljára szerkesztette: nirriti, 2021.02.28. 22:15:48
  • Caro #10
    A cikkben valójában THz *alatti* frekvenciát írnak, ami bár valóban belecsúszik a távoli infrába, de nem derül ki, hogy hogyan csinálják, a normál félvezető technológia nem alkalmas ezek detektálására. Hozzáteszem, hogy a megszokott módon.
    Tehát biztosan nem úgy működik a detektor, mint egy fotodióda.
    A probléma, hogy ezek a nagyon távoli infra jelek elképesztően kicsi energiájúak. A hőmozgás sokkal több fals áramot adna, mint a detektálni kívánt jel.
    A kibocsátásban sem vagyok biztos, mivel olyan kicsi bandgap lenne, hogy már vezetőről beszélnénk, nem félvezetőről. De itt még talán lehetnek trükkök, amivel lehet ilyet csinálni, ami a LED-hez hasonlóan működik.
  • Tetsuo #9
    A cikk csak egy apróságra nem tér ki: Mi a technológia, amitől ez forradalmi lenne? Mitől működne az egész?
    Csak ezt nem közli, sok sallangot meg igen.
    A kvp által felvetett ötletet pedig a cikk utolsó előtti bekezdésének eleje tagadja, legalábbis az hámozható ki belőle.
  • kvp #8
    "Ahogy én olvasom, itt nem optikai átvitelről van szó, hanem THz tartományú, de elektromágneses hullámokról."

    A THz az pont az infravoros tartomany, szoval infralezerekrol van szo. Ezeket az optikai kabelek, elso sorban az olcsobb muanyagok vezetik viszonylag jol.
    https://en.wikipedia.org/wiki/Electromagnetic_spectrum

    A kiadas es detektalas pedig eddig is felvezeto alapon tortent, mert a led-ek es az optotranzisztorok is felvezetok. Az olcso szilicium alapu infrahoz szukseges technologia raadasul mar 2012 ota ismert. Fenydetektort meg eleg nagy surusegukeket gyartanak cmos szenzor neven es itt eleg vezetekenkent 1-1 pixel, az is csak 1 bites fekete-feherben. A cmos kulonosen erzekeny az infrara, dedikalt infra szurok nelkul az osszes cmos kamera infraban is latna.

    Igazabol ket gond van a technologiaval, az egyik az ara, mert minden plusz gyartasi lepes plusz kiadas, masodsorban a sebesseg, ugyanis minden plusz konverzios reteg legalabb plusz 1 tranzisztornyi kesleltetest ad a folyamathoz.
  • Caro #7
    Ahogy én olvasom, itt nem optikai átvitelről van szó, hanem THz tartományú, de elektromágneses hullámokról. Gondolom a műanyagkábel ezen a sávon jó hullámvezetőként működik.
    Azt nem tudom, hogy ilyen frekvenciát hogyan tudnak előállítani és detektálni, de a cikk alapján épp az lehet a nagy dolog, hogy ezt szilíciummal meg tudják csinálni.
    Fényt nagyon rossz hatásfokkal tudnak csak szilícium alapú félvezetővel csinálni.
  • kvp #6
    "tehát külön áramkört igényel. Gondolom azért nem támogatják, mert azt is beépítve nem éri meg."

    Valojaban egy ado es egy vevo aramkorre van szukseg. Az ado aramkor jelen esetben egy fenykibocsato dioda (LED), mig a vevo egy fototranzisztor. Ezek kisfrekvencias (kis szavszelessegu) valtozatban filleres alkatreszek, de egyre dragabbak lesznek ahogy megy felfele a sebesseg. Gyors keresessel most kb. 230 forint, azaz nem egesz 1 dollar az ara a 10 Ghz-es darabjanak a wurth katalogusbol. (elso google talalat) Na most 1 dollar az nem akkora penz, de ha azt nezzuk, hogy egy mai nagyobb procinak tobb ezer laba van, akkor mar latszik, hogy jelen kotsegszinteken egyreszt nem eri meg, masreszt a gyartast is dragitana a kevert technologia. A meret mar nem problema, sikerult ezeket az aramkoroket miniaturizalni, egy kis belyegmeretu lapkara akar tobb millio ado-vevo par is elferne.

    Tehat valamennyire megeri akkor ha tobb mint egy meterre kell jelet atvinni nagyobb sebessegen, de kisebb tavolsagok eseten (usb vagy akar nyomtatott aramkorokon beluli kommunikacio, tehat alaplapi forgalom eseten) egyszeruen nem eri meg a jelet oda-vissza alakitgatni, mert tobbe kerul mint a vele elerheto nyereseg. Igy amig a szamotogepek chipjei nem tudnak teljesen optikai elven mukodni, addig nem nagyon eri meg oket optikai kapcsolatokkal osszekotni.

    ps: Megnezve az uj PCIE szabvany 2000 MB/sec-je es az uj USB szabvany 1250 MB/sec-je az nagyon kozel van. Annyi a kulonbseg, hogy PCIE-bol van 32 csatornas kartya, mig az USB3 max. 2 csatornat tudhat. De az alap bitsebesseguk az nagyon kozel van (a PCIE 4.0 az 16 Ghz-es alap orajellel dolgozik). Lassan kezd elojonni, hogy a hagyomanyos szilicium tranzisztorok nem tudnak eleg gyorsak lenni az uj busz specifikaciokhoz (mar van pcie 5.0 javaslat is, 32 Ghz-es orajellel).
  • TokraFan #5
    Írják a cikkben -ami valóban eléggé suta lett-, hogy USB esetén -és gondolom minden más csatlakozás esetén is-, a fotonokat valaminek értelmeznie kell, tehát külön áramkört igényel. Gondolom azért nem támogatják, mert azt is beépítve nem éri meg.
  • kvp #4
    Nem az USB-t hanem a rezes ethernet-et valtanak ki. Egyebkent ez mar joreszt meg is tortent. Az optikai adatatvitel kb. 1 meteres tav folott mar energiahatekonyabb. USB eseten is benne van az uj szabvanyban, hogy csak a tap megy rezen, de az adatok optikan. (a csatlakozo eleben vannak az optikai portok) Szoval szabvany az van, de nem tamogatja szinte senki...