Os pesquisadores desenvolveram um sistema de transferaªncia de dados que pode transmitir informações 10 vezes mais rápido do que um USB. O novo link emparelha chips de sila­cio de alta frequência com um cabo de pola­mero como um fio de cabelo fino. O sistema pode um dia aumentar a eficiência energanãtica em data centers e aliviar as cargas de Espaçonaves ricas em eletra´nicos.

A pesquisa foi apresentada na IEEE International Solid-State Circuits Conference deste maªs. O autor principal éJack Holloway '03, MNG '04, que completou seu PhD no Departamento de Engenharia Elanãtrica e Ciência da Computação (EECS) do MIT no outono passado e atualmente trabalha para a Raytheon. Os co-autores incluem Ruonan Han, professor associado e consultor de PhD de Holloway no EECS, e Georgios Dogiamis, pesquisador saªnior da Intel.

A necessidade de troca de dados rápida éclara, especialmente em uma era de trabalho remoto. “Ha¡ uma explosão na quantidade de informações compartilhadas entre os chips de computador - computação em nuvem, internet, big data. E muito disso acontece com o fio de cobre convencional ”, diz Holloway. Mas os fios de cobre, como os encontrados em cabos USB ou HDMI, consomem muita energia - especialmente ao lidar com cargas pesadas de dados. “Ha¡ uma compensação fundamental entre a quantidade de energia queimada e a taxa de informações trocadas.” Apesar da crescente demanda por transmissão rápida de dados (além de 100 gigabits por segundo) por meio de condua­tes com mais de um metro, Holloway diz que a solução ta­pica tem sido cabos de cobre “cada vez mais volumosos e caros”.

Uma alternativa ao fio de cobre éo cabo de fibra a³tica, embora isso tenha seus pra³prios problemas. Enquanto os fios de cobre usam sinalização elanãtrica, a fibra a³ptica usa fa³tons. Isso permite que a fibra a³ptica transmita dados rapidamente e com pouca dissipação de energia. Mas os chips de sila­cio geralmente não funcionam bem com fa³tons, tornando as interconexões entre cabos de fibra a³ptica e computadores um desafio. “Atualmente não hámaneira de gerar, amplificar ou detectar fa³tons de forma eficiente no sila­cio”, diz Holloway. “Existem todos os tipos de esquemas de integração caros e complexos, mas de uma perspectiva econa´mica, não éuma a³tima solução.” Então, os pesquisadores desenvolveram o seu pra³prio.

O novo link da equipe aproveita os benefa­cios dos condua­tes de cobre e de fibra a³ptica, enquanto elimina suas desvantagens. “a‰ um a³timo exemplo de solução complementar”, diz Dogiamis. Seu condua­te éfeito de pola­mero pla¡stico, por isso émais leve e potencialmente mais barato de fabricar do que os cabos de cobre tradicionais. Mas quando o link de pola­mero éoperado com sinais eletromagnanãticos subterahertz, émuito mais eficiente em termos de energia do que o cobre na transmissão de uma alta carga de dados. A eficiência do novo link rivaliza com a da fibra a³ptica, mas tem uma vantagem importante: “a‰ compata­vel diretamente com chips de sila­cio, sem nenhuma fabricação especial”, diz Holloway.

A equipe projetou esses chips de baixo custo para emparelhar com o condua­te de pola­mero. Normalmente, os chips de sila­cio lutam para operar em frequências subterahertz. Mesmo assim, os novos chips da equipe geram esses sinais de alta frequência com potaªncia suficiente para transmitir dados diretamente para o condua­te. Essa conexão limpa dos chips de sila­cio ao condua­te significa que o sistema geral pode ser fabricado com manãtodos padrãoe econa´micos, dizem os pesquisadores.

O novo link também supera o cobre em termos de tamanho. “A área da seção transversal de nosso cabo éde 0,4 mila­metros por um quarto de mila­metro”, diz Han. “Então, ésuper minaºsculo, como uma mecha de cabelo.” Apesar de seu tamanho reduzido, ele pode transportar uma grande carga de dados, uma vez que envia sinais por três canais paralelos diferentes, separados por frequência. A largura de banda total do link éde 105 gigabits por segundo, quase uma ordem de magnitude mais rápida do que um cabo USB de cobre. Dogiamis diz que o cabo poderia “enfrentar os desafios da largura de banda conforme vemos essa megatendaªncia em direção a mais e mais dados”.

Em trabalhos futuros, Han espera tornar os condua­tes de pola­mero ainda mais rápidos, agrupando-os. “Então, a taxa de dados ficara¡ fora dos gra¡ficos”, diz ele. “Pode ser um terabit por segundo, ainda a baixo custo.”

Os pesquisadores sugerem que aplicativos “com grande densidade de dados”, como server farms, podem ser os primeiros a adotar os novos links, já que podem reduzir drasticamente as altas demandas de energia dos data centers. O link também pode ser uma solução chave para as indaºstrias aeroespacial e automotiva, que valorizam os dispositivos pequenos e leves. E um dia, o link podera¡ substituir os cabos eletra´nicos de consumo em residaªncias e escrita³rios, graças a  simplicidade e velocidade do link. “a‰ muito mais barato do que as abordagens [de cobre ou fibra a³ptica], com largura de banda significativamente maior e menor perda do que as soluções convencionais de cobre”, diz Holloway. "Então, high fives para todos."

Essa pesquisa foi financiada, em parte, pela Intel, Raytheon, o Naval Research Laboratory e o Office of Naval Research.