حدود یک سال پیش (2021)، گروهی در موسسه تحقیقاتی ماساچوست (MIT) از نوعی کابل پلیمر پلاستیکی به اندازه موی انسان رونمایی کردند که می‌تواند اطلاعات را بسیار سریع‌تر منتقل کند. این کابل جای بهترین سیم‌های مسی و فیبرنوری را خواهد گرفت و در عین حال کاستی‌های آنها را برطرف می‌کند.

کابل پلیمر پلاستیکی، نازک‌تر و سبک‌تر از مس است و در عین سازگاری با تراشه‌های سیلیکونی، می‌تواند در سرعت انتقال داده با رشته‌های فیبر نوری رقابت کند. این تیم که یافته‌های خود را در کنفرانس بین‌المللی《مدارهای حالت جامد IEEE》در ماه فوریه (2022) ارائه داد، سرعت انتقال داده‌ها را بیش از 100 گیگابایت در ثانیه گزارش کردند.

《هان》و همکارانش در این تیم تحقیقاتی، تراشه‌های سیلیکونی کم‌هزینه را برای جفت شدن با سیم‌های پلیمری مهندسی کردند که سیم‌های دوم با لیزر از یک ورق پلیمری بریده می‌شوند. برای آزمایش، چیپ‌ست‌ها، توسط یک نوار پلیمری به طول 30 سانتی‌متر و عرض 0.4 میلی‌متر به هم متصل شدند. این روبان پلیمری نازک قادر بود داده‌ها را در سه کانال با سرعت 105 گیگابایت در ثانیه، با بهره‌وری انرژی بسیار بیشتر از مس و با اتصال تمیز به تراشه‌های سیلیکونی انتقال دهد.

کابل پلیمر پلاستیکی چقدر سریع‌تر است؟

سرعت بیش از 100 گیگابیت بر ثانیه برای این کابل ثبت شده است! سوال بعدی این است که این فناوری جدید الان کجاست و به کجا می‌رود؟ در این مقاله پاسخ به این سوال‌ها را دنبال کنید.

نیاز به سرعت

ابتدا، شاید لازم باشد که مشخص کنیم که سرعت چیست و چرا کامپیوترها و مراکز داده به آن نیاز دارند.

اولین نکته مهم این است که کابل‌ پلیمر پلاستیکی مانند نوع مسی عمل می‌کند. کابل‌های مسی می‌توانند مستقیماً  دستگاه ها را بدون نیاز به فرمت مجدد به هم متصل کنند. همچنین باید اضافه کرد که کابل‌های فیبرنوری استاندارد، داده‌ها را سریع‌تر از کابل مسی انتقال می‌دهند و به یک مبدل برای تغییر سیگنال‌های نور به سیگنال‌های الکتریکی در پایانه اتصال نیاز دارند.

سرعت جریان داده‌ها در دنیای امروز به اندازه کافی سریع نیست

جستجو برای راه‌حل‌های کارآمدتر انتقال داده، برای پاسخگویی به تقاضای روزافزون محاسباتی هرگز پایان نمی‌یابد. البته حتی امروزه، بیشتر انتقال داده‌ها از طریق کابل‌های مسی انجام می‌شود که تشنه انرژی هستند. کابل‌های فیبرنوری یک جایگزین مناسب هستند، اما آن‌ها به خوبی با تراشه‌های سیلیکونی در سیستم‌های محاسباتی هماهنگ نمی‌شوند.

غلبه بر این محدودیت‌ها، در حالی که از نظر تئوری امکان پذیر است، می‌تواند بسیار گران تمام شود، به ویژه برای کاربردهای الکترونیکی مهم مانند مراکز داده، فضاپیماها، وسایل نقلیه الکتریکی و غیره.

حقیقت این است که امروزه مراکز داده نیاز زیادی به کابل‌های با سرعت بالاتر دارند. این تقاضا برای برنامه‌های کاربردی هوش مصنوعی مانند ماشین‌های خودران و برنامه‌های بی‌شمار دیگر بیشتر احساس می‌شود؛ اما مطمئناً مانند همه این برنامه‌ها، سرعت تنها عامل با اهمیت نیست. بنابراین در ادامه مقاله با ما همراه باشید.

(در مورد بروزرسانی زیرساخت در مرکز داده فعلی خود سؤالی دارید یا می‌خواهید در مورد ساخت زیرساخت در یک مرکز جدید اطلاعات بیشتری کسب کنید؟ با مشاورین شرکت فراز شبکه کارنو تماس بگیرید).

فاصله

در حال حاضر در محیط آزمایشگاهی، این کابل‌های پلیمری فقط برای مسافت‌های کوتاه مناسب هستند، نه برای مسافت‌های طولانی. این بدان معنا نیست که محققان از تأثیری که این کابل‌ها می‌توانند داشته باشند اطمینان ندارند.

آیا کابل پلیمر پلاستیکی تولید شده، بادوام و سبک است و می‌تواند چند ترابیت داده را بیش از یک متر یا بیشتر منتقل کند؟ از نظر تئوری، این امکان هست و این ایده وجود دارد که چنین کابل‌هایی می‌توانند جایگزین USB و حتی کابل‌های USB-C سریع‌تر شوند.

در مسافت کوتاه‌تر، چنین کابل‌هایی توانایی انتقال داده‌ها، بین بیش از یک تراشه در داخل دستگاه را دارند. از الیاف نازک‌تر این نوع کابل می‌توان برای متحول کردن کاربردهای متفاوتش نیز استفاده کرد و اختراع دستگاه‌های کوچک‌تر و کارآمدتری را ممکن ساخت.

برق و الکتریسیته

مشکلی که در حال حاضر وجود دارد این است که انتقال داده از طریق کابل‌های مسی انرژی زیادی مصرف می‌کند، بنابراین تا حدی بازدهی کاهش می‌یابد. استفاده از کابل مسی گرما ایجاد می‌کند. این حرارت زیاد باید دفع شود؛ زیرا در واقع می‌تواند به کابل‌ها آسیب برساند.

ایده پشت اختراع کابل پلیمر پلاستیکی صرفه جویی در انرژی، تولید گرمای کمتر و همچنین امکان اتصال فشرده است. البته باید گفت که این کابل، همیشه با تراشه‌های سیلیکونی، بدون انتقال نور به الکتریسیته سازگار نخواهد بود.

اگر ایده بسیار خوبی‌ست، چرا هنوز در بازار وجود ندارد؟

از آزمایشگاه به بازار

انتقال چنین فناوری از آزمایشگاه به بازار کار زیادی را می‌طلبد و نیاز به تغییرات بالقوه دارد. ابتدا، این فناوری باید در سطح بالاتری آزمایش و تکمیل شود. از زمانی که این مفهوم ایجاد شده است، آزمایش های دیگری نیز روی آن درحال انجام است.

اما ملاحظات بیشتری وجود دارد:

• ضروری‌ست که استانداردهای جدید IEEE ایجاد شود و مورد توافق قرار گیرد،
• به طور بالقوه، باید کانکتورهای جدیدی برای اتصال این کابل‌ها با سایر تراشه‌ها و سایر دستگاه‌ها ایجاد شود،
• برنامه ریزی برای تولید و ساخت کابل‌های جدید انجام شود،
• برای رساندن کابل‌ها از کارخانه به مصرف کننده نهایی، باید یک زنجیره تامین یا استفاده از موارد مورد نیاز ایجاد شود.

آیا انجام تمام این مراحل زمان‌بر و سخت به نظر می‌رسد؟ بله، اما باید گفت که بیشتر این مراحل انجام شده یا در حال انجام است.

سوال این است، نظر کسانی که در حال ساخت مراکز داده هستند چیست و آیا مدیران و مسوولین این مراکز از کابل پلاستیکی پلیمری استقبال خواهند کرد یا خیر؟

آینده اکنون از راه رسیده است

«بیل لمبرت»، یک مهندس مرکز داده اظهار کرد: «نیاز به سرعت هرگز اینقدر زیاد نبوده است. ده سال پیش، هیچ کس حتی درباره دستگاه‌هایی که به این نوع سرعت نیاز دارند، صحبت نمی‌کرد و مدیران مراکز داده می‌گفتند که هرگز به این ظرفیت نیاز نخواهند داشت».

واقعیت این است که بسیاری از دستگاه‌هایی که اکنون هر روز از آنها استفاده می‌کنیم، با سرعتی کار می‌کنند که سابق غیرقابل تصور بود. (همینطور میزان اطلاعات استفاده شده در دنیا).

در دو سال گذشته به طور کامل نحوه انتقال داده و سرعت در داخل و خارج از مراکز داده تغییر کرده است. در جهان اطلاعاتِ همیشه در حالِ تغییر، سرعت جابه‌جایی داده‌ها بیش از هر زمان دیگری اهمیت دارد و علم در جستجوی راه‌های جدید برای سرعت دادن به انتقال اطلاعات است.