利用内置超导LSI的开关设备发送影像获得成功
日本NEDO技术开发机构及国际超导产业技术研究中心超导工程学研破碎机究所(ISTEC)试制出了采用超导无件的开关设备。成功实现了多台电脑间的影像数据传输。此电磁振打器次的成果垂直振动提升机有望促进低耗电大容量路由器的实现。
开关设备的心脏部分——超导LSI集成了用于切换数据包经路的4输入4输出(4×4)开关电路,以及可防止数据包冲突的石料破碎4×4调度电路,由在硅底板上利用超导体N不锈钢输送带b(铌)进行布线的SFQ*1(SingleFluxQuantum,单磁通量子)元件构成。
此前ISTEC也曾专门试制过性能与此次相同的开关LSI及调度LSI。此次,除了将这些功能集成在1枚芯片上外,ISTEC还通过结合使用无复杂操作即可超低温冷却LSI的低温泵,以及桥接以太网接口与超导LSI的输入输出接口等,使其能够实际作为开关设备工作。“目前已经证电磁激振器明,通过这些手段,应石料破碎机用SFQ技术的设备无需放在实验室内、任何人都能使用”(ISTEC元器件研究开发部代理部长兼低温元器件开发室室长日高睦夫)。
在工作实验中,经由100BASE-TX规格的连线连接了4台电脑与超导开关设备。电脑与开关设备间的数据传输速度最大为100Mbps。虽然超导LSI本身的传输数据为10Gbps,但是“以太网与SFQ电路的接口部分由于受FPGA性能的制约,无法进行100Mbps以上的传输”(日高)。利用该LAN系统实际进行数据传输的结果证明,误码率在10-13以下,已经达到了实用值。这时,SFQ电路的耗电仅为0.66mW。“而由gzg电机振动给料机普通半导体LSI破碎设备组成的路由设备则会超过100W”。
不过,从整个系统来看,此次试制设备的耗电要高于原来的路由设备。这是因为,将芯片冷却到液体He(氦)温度所需的低温泵的耗电为6kW。“因为现在是利用金属线连接芯片与外界,会有相当过滤筛分机于1W耗电的热量进入芯片。今后,我们将通过导入光布线而非金属线来抑制热量的进入”(日高)。日高表示,如果利用COMS技术制造预计将于2015年实现的、开关容量破碎机设备达100Tbps的开关设备,设备重量和耗电量将分别达到22吨和320kW。与此相比,利用SFQ电路的开关设备可分别降低200kg和10kW。
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