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利用內(nèi)置超導LSI的開關設備發(fā)送影像獲得成功


日本NEDO技術開發(fā)機構及國際超導產(chǎn)業(yè)技術研究中心超導工程學研破碎機究所(ISTEC)試制出了采用超導無件的開關設備。成功實現(xiàn)了多臺電腦間的影像數(shù)據(jù)傳輸。此電磁振打器次的成果垂直振動提升機有望促進低耗電大容量路由器的實現(xiàn)。

開關設備的心臟部分——超導LSI集成了用于切換數(shù)據(jù)包經(jīng)路的4輸入4輸出(4×4)開關電路,以及可防止數(shù)據(jù)包沖突的石料破碎4×4調(diào)度電路,由在硅底板上利用超導體N不銹鋼輸送帶b(鈮)進行布線的SFQ*1(SingleFluxQuantum,單磁通量子)元件構成。

此前ISTEC也曾專門試制過性能與此次相同的開關LSI及調(diào)度LSI。此次,除了將這些功能集成在1枚芯片上外,ISTEC還通過結合使用無復雜操作即可超低溫冷卻LSI的低溫泵,以及橋接以太網(wǎng)接口與超導LSI的輸入輸出接口等,使其能夠?qū)嶋H作為開關設備工作?!澳壳耙呀?jīng)證電磁激振器明,通過這些手段,應石料破碎機用SFQ技術的設備無需放在實驗室內(nèi)、任何人都能使用”(ISTEC元器件研究開發(fā)部代理部長兼低溫元器件開發(fā)室室長日高睦夫)。

在工作實驗中,經(jīng)由100BASE-TX規(guī)格的連線連接了4臺電腦與超導開關設備。電腦與開關設備間的數(shù)據(jù)傳輸速度最大為100Mbps。雖然超導LSI本身的傳輸數(shù)據(jù)為10Gbps,但是“以太網(wǎng)與SFQ電路的接口部分由于受FPGA性能的制約,無法進行100Mbps以上的傳輸”(日高)。利用該LAN系統(tǒng)實際進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y果證明,誤碼率在10-13以下,已經(jīng)達到了實用值。這時,SFQ電路的耗電僅為0.66mW?!岸蒰zg電機振動給料機普通半導體LSI破碎設備組成的路由設備則會超過100W”。

不過,從整個系統(tǒng)來看,此次試制設備的耗電要高于原來的路由設備。這是因為,將芯片冷卻到液體He(氦)溫度所需的低溫泵的耗電為6kW。“因為現(xiàn)在是利用金屬線連接芯片與外界,會有相當過濾篩分機于1W耗電的熱量進入芯片。今后,我們將通過導入光布線而非金屬線來抑制熱量的進入”(日高)。日高表示,如果利用COMS技術制造預計將于2015年實現(xiàn)的、開關容量破碎機設備達100Tbps的開關設備,設備重量和耗電量將分別達到22噸和320kW。與此相比,利用SFQ電路的開關設備可分別降低200kg和10kW。

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