Высоковольтные сигналы PAM-8 более высокого порядка необходимы для достижения скорости передачи данных свыше 100 Гбит/с, требуя высоколинейных приёмников для поддержания превосходного соотношения сигнал/шум.

В недавней работе группа исследователей под руководством г-на Сангвана Ли, студента интегрированной магистратуры и аспирантуры в области электронной инженерии, и доктора Джадук Хана, доцента электронной инженерии в Университете Ханьянг, Южная Корея, предложила многоканальную архитектуру с улучшенным соотношением линейности и мощности.

Новая высоколинейная система входного каскада приёмника с возможностью двухотводного эквалайзера прямой связи (FFE) в 28-нм КМОП-технологии демонстрирует замечательную скорость передачи данных 108 Гбит/с и входной диапазон 1,4 Вppd при общей мощности 210,8 мВт и эффективности 1,95 пДж/бит.

Эта технология следующего поколения была представлена ​​на Азиатской конференции IEEE по твердотельным схемам ( A-SSCC ).

Г-н Ли сказал: «В этом исследовании мы максимально повысили как энергоэффективность, так и возможности обработки сигналов с помощью двух уникальных архитектур для обработки сигналов «PAM-8», которые необходимы для высокоскоростной связи следующего поколения».

Сначала исследователи значительно улучшили соотношение линейности и мощности, используя «многоканальную архитектуру». Они разработали архитектуру, разделив путь сигнала, что позволило каждому пути обрабатывать свой поддиапазон общего динамического диапазона.

В результате было сокращено количество необходимых слайсеров или пробоотборников, что снизило нагрузку на конечный каскад и позволило достичь впечатляющей эффективности: удвоения линейности при увеличении мощности всего на 20%.

Затем команда эффективно компенсировала потери в канале с помощью «разделённого тракта FFE». Поскольку высокоскоростные сигналы испытывают значительные потери в канале, компенсация с помощью FFE крайне важна. Однако в традиционных архитектурах приёмников FFE должен непосредственно обрабатывать сигналы высокого напряжения, что приводит к сжатию сигнала.

Исследователи разработали структуру, которая полностью отделяет тракт FFE от основного тракта, что позволяет вычислять значение компенсации, используя только слабый ослабленный сигнал. Такой подход принципиально предотвращает компрессию, обеспечивая успешную компенсацию потерь в канале даже при обработке больших входных сигналов.

Эта технология готова к немедленному применению в качестве основного компонента инфраструктуры высокоскоростной передачи данных следующего поколения.

К основным областям его применения относятся центры обработки данных и кластеры искусственного интеллекта (ИИ), где значительное увеличение скорости связи между серверами может существенно облегчить обучение крупномасштабных моделей ИИ и обработку больших наборов данных, а также сетевое оборудование следующего поколения, которое формирует базовую технологию для будущих систем Ethernet 800G и 1.6T.

Более того, настоящее исследование может помочь повысить скорость вычислений суперкомпьютеров, используемых в передовых научных исследованиях и моделировании.

В течение следующих пяти-десяти лет эта работа станет основополагающей технологией, которая ускорит разработку приложений следующего поколения, включая более мощный и распространенный ИИ, метавселенную и эпоху дополненной и виртуальной реальности, а также устойчивые центры обработки данных.

«Она станет основой для того, чтобы сложные сервисы искусственного интеллекта, такие как перевод в реальном времени, расширенная медицинская диагностика и системы автономного вождения, стали быстрее и доступнее. Более того, обеспечивая огромную пропускную способность, необходимую для захватывающих впечатлений от виртуальной и дополненной реальности, она поможет воплотить в реальность цельный виртуальный мир. Наконец, учитывая взрывной рост глобального спроса на данные, наш энергоэффективный подход поможет сократить энергопотребление центров обработки данных, способствуя устойчивому технологическому росту», — заключает доктор Хан.

Её конек схемы в бизнесе, банковской и финансовой сфере.