Whoscored中文官网 | 编译自 CalTech
电子/光子芯片夹层：一个电子芯片（上面那个较小的芯片）与一个光子芯片集成在一起，放在一个便士硬币的上面，以示尺寸大小。图片来源: Arian Hashemi Talkhooncheh
加州理工学院和英国南安普顿大学的工程师们合作设计了一种集成了光子学芯片（使用光来传输数据）的电子芯片 -- 创造了一种有凝聚融合力的最终产品，能够以超高速传输信息，同时产生最小的热量。
尽管这种双芯片夹层不太可能进入你的笔记本电脑，但这种新设计可能会影响管理非常大量的数据通信量的数据中心的未来。
加州理工学院的硕士研究生Arian Hashemi Talkhooncheh说："每次你在进行视频通话、串流媒体电影或玩在线视频游戏时，你都在通过数据中心来回路由数据进行处理"。他是一篇描述双芯片创新的论文的主要作者，该论文于11月3日发表在IEEE固态电路杂志上。"美国有2700多个数据中心，全球有8000多个，服务器塔层层叠叠，以管理每秒钟进出的数千兆字节的数据负载"。
就像你的笔记本电脑在你使用时在你的腿上发热一样，数据中心的服务器塔在工作时也会发热，只是规模要大很多。一些数据中心甚至建在水下，以便更容易冷却整个设施。如果它们的效率越高，则产生的热量就越少，最终它们能够管理的信息量就越大。
数据处理是在电子电路上完成的，而数据传输最有效地完成是利用光子学技术。在每个领域实现超高速是非常具有挑战性的，但它们之间的接口工程则更加困难。
"不仅在数据中心，而且在高性能计算机中，对提高不同芯片之间的数据通信速度都有持续的需求。随着芯片计算能力的扩大，通信速度可能成为瓶颈，特别是在严格的能源限制下"，该论文的高级作者Azita Emami说。它是安德鲁和佩吉-程教授的电气工程和医学工程的。
为了应对这一挑战，加州理工学院和南安普顿的研究团队从头开始设计了一个电子芯片和一个光子芯片，并共同优化了它们的工作。这个过程，从最初的想法到实验室的最终测试，花了四年时间才完成，每一个设计选择都会影响到两个芯片。
Hashemi说："我们必须同时对整个系统进行优化，这使得我们能够实现一个卓越的电源效率。这两块芯片简直是为对方量身定做的，在三维空间中相互集成。"
由此产生的两个芯片之间的优化接口使它们能够每秒传输100千兆位的数据，而每个传输位只产生2.4皮焦耳。与目前最先进的技术相比，这使传输的电光功率效率提高了3.6倍。一皮焦耳是一焦耳的万亿分之一，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。
Emami说："随着世界的联系越来越紧密，每个设备都会产生更多的数据，与传统技术相比，我们可以在消耗一小部分功率的情况下实现如此高的数据传输率，这一点令人激动。“
这篇论文的题目是 "使用分段式MOSCAP调制器的三维集成SiPh-CMOS平台中的100Gb/s PAM4光发射器"。共同作者包括加州理工学院的硕士研究生Minwo Wang，以及南安普顿大学的Weiwei Zhang, David J. Thomson, Martin Ebert, Li Ke和Graham T. Reed。这项研究得到了Rockley Photonics和英国工程与物理科学研究委员会的资助。
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