ทีมนักวิจัยได้พัฒนาสายเคเบิลขนาดเล็กเท่าเส้นผม ที่ทำจากพอลิเมอร์ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการถ่ายโอนข้อมูลของ

คอมพิวเตอร์ให้เร็วขึ้น และยังช่วยประหยัดพลังงานได้ดีกว่าการเชื่อมต่อแบบเดิมด้วยสายทองแดงหรือในแก้วนำแสง

          งานวิจัยล่าสุดที่ถูกนำเสนอในงานสัมมนาระหว่างประเทศเกี่ยวกับวงจรโซลิดสเตต (IEEE International Solid-State Circuits Conference) โดยทีมนักวิจัยจากหน่วยงานทางด้านอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์ ประกอบด้วย แจ็ค ฮอลโลเวย์ (Jack Holloway) จากบริษัทเรย์เธียน (Raytheon) รูนัน ฮัน (Rounan Han) อาจารย์จากมหาวิทยาลัย MIT และจอร์เจียส โดจิอามิส (Georgios Dogiamis) จากบริษัทอินเทล (Intel) ได้เผยถึงความก้าวหน้าของการเชื่อมต่อในระบบถ่ายโอนข้อมูล ที่พร้อมรองรับการถ่ายโอนข้อมูลข่าวสารจำนวนมาก ระหว่างวรจรรวมของคอมพิวเตอร์ต่าง ๆ ในปัจจุบัน ทั้งจากระบบการประมวลผลผ่านอินเทอร์เน็ต (cloud computing) ระบบอินเตอร์เน็ต ตลอดจนระบบข้อมูลที่มีขนาดใหญ่และซับซ้อน (Big data) และสามารถเอาชนะข้อจำกัดต่าง ๆ ของการเชื่อมต่อแบบเดิมด้วยสายทองแดงหรือใยแก้วนำแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพ 

          เป็นที่ทราบกันดีว่า การถ่ายโอนข้อมูลผ่านสายที่มีทองแดงเป็นตัวนำไฟฟ้าอย่างสายยูเอสบี (USB) หรือเอชดีเอ็มไอ (HDMI) นั้น อาศัยพลังงานไฟฟ้าจำนวนมาก อย่างในกรณีที่มีอัตราการถ่ายโอนของข้อมูลสูงกว่า 100 กิกะบิตต่อวินาที (Gbps) จะต้องใช้สายทองแดงประกอบกันหลายเส้น ซึ่งนอกจากจะเป็นการเพิ่มต้นทุนแล้วยังทำให้ระบบดูเทอะทะอีกด้วย บางส่วนจึงหันไปใช้สายใยแก้วนำแสง (fiber-optic cable) เปลี่ยนจากการส่งข้อมูลในรูปของสัญญาณไฟฟ้าไปเป็นอนุภาคของแสงหรือโฟตอน (photons) ที่ใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยในการถ่ายโอนข้อมูลจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม การเชื่อมต่อระหว่างวงจรรวมซิลิกอนของคอมพิวเตอร์กับสายใยแก้วนำแสงนั้นยังคงต้องอาศัยส่วนเสริมที่ยุ่งยากซับซ้อนและมีราคาสูง

          ทีมนักวิจัยนี้จึงได้คิดค้นสายเคเบิลแบบใหม่ขึ้น ที่ช่วยลดข้อจำกัดแต่รวมข้อได้เปรียบของสายทองแดงและใยแก้วนำแสงไว้ด้วยกัน สายเคเบิลดังกล่าวถูกผลิตขึ้นจากพอลิเมอร์สังเคราะห์ มีน้ำหนักเบา ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเพียง 0.4 มิลลิเมตร เทียบเท่าเส้นผม ซึ่งมีต้นทุนการผลิตและใช้พลังงานในการถ่ายโอนข้อมูลที่อยู่ในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าย่านซับเทระเฮิรตซ์ (sub-terahertz, 0.1-0.3 THz) ต่ำกว่าสายทองแดง สามารถเชื่อมต่อเข้ากับวงจรรวมซิลิกอนของคอมพิวเตอร์ได้ดี โดยไม่จำเป็นต้องใช้ส่วนเสริมใด ๆ อย่างกรณีของใยแก้วนำแสง  ถึงจะมีขนาดเล็กมาก แต่สายเคเบิลนี้สามารถรองรับการถ่ายโอนข้อมูลมหาศาล ผ่านช่องทางคู่ขนานที่มีช่วงความถี่ต่างกัน 3 ช่องทางในเวลาเดียวกัน ที่ทำให้มีแบนด์วิดท์ (bandwidth) ในการส่งข้อมูลรวม 105 กิกะบิตต่อวินาที (Gbps) ซึ่งสูงกว่าการใช้สายทองแดงอย่างสายยูเอสบี (USB) เกิน 10 เท่า และยังมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นต่อไปได้อีกในอนาคต

           ทีมวิจัยคาดว่า ในระยะแรกสายเคเบิลจากพอลิเมอร์นี้จะถูกนำไปใช้ในงานด้านที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนข้อมูลปริมาณมาก อย่างเช่นศูนย์ข้อมูล (data center) รวมถึงอุตสาหกรรมการผลิตเครื่องบินหรือยานยนต์ ที่สามารถติดตั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ ที่มีน้ำหนักเบาเข้าไปได้ และวันหนึ่งอาจจะถูกนำมาใช้แทนสายไฟในครัวเรือนหรือสำนักงานก็เป็นได้

ผู้เขียน

แก้วนภา โพธิ

ศูนย์ข้อมูลข่าวสารด้านวิทยาศาสตร์ อพวช.

ที่มาของแหล่งข้อมูล (Reference)

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210224143601.htm

ค้นคว้าเพิ่มเติม (แนะนำแหล่งข้อมูลเพิ่มเติม)

https://news.mit.edu/2021/data-transfer-system-silicon-0224