Chip eletrônico-fotônico garante ultravelocidade sem gerar calor em excesso

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), nos Estados Unidos, e da Universidade de Southampton, na Inglaterra, desenvolveram um circuito eletrônico integrado a um chip fotônico — que usa luz para transferir dados — capaz de transmitir informações em velocidade ultra-alta, sem gerar calor em excesso.

Segundo os cientistas, esse novo design não foi projetado para ser usado em laptops e computadores domésticos, mas sim no desenvolvimento de data centers gigantescos, que gerenciam volumes muito altos de comunicação e transferência de dados em tempo real.

“Toda vez que você está em uma chamada de vídeo, transmite um filme ou joga um videogame online, você está roteando dados para frente e para trás por um data center. Existem mais de 8 mil deles espalhados pelo mundo, com torres de servidores empilhadas umas sobre as outras para gerenciar milhares de terabytes a cada segundo”, explica o pós-graduando em engenharia Arian Talkhooncheh, autor principal do estudo.

Reduzindo o calor

Alguns desses data centers são construídos debaixo d`água por causa do calor gerado durante o processamento dos dados. Manter o sistema resfriado é fundamental para garantir a eficiência e, consequentemente, proporcionar uma velocidade maior durante o processo de transmissão de informações.

Atualmente, o processamento desses dados é feito por meio de circuitos eletrônicos. No entanto, a transmissão de informações pode ser realizada de forma muito mais eficiente utilizando dispositivos fotônicos, capazes de alcançar velocidades ultra-altas. O problema está justamente nessa interface que, invariavelmente, produz muito calor ao funcionar.

“Tivemos que otimizar todo o sistema ao mesmo tempo, o que permitiu alcançar uma eficiência energética muito superior. Esses dois chips juntos são literalmente feitos um para o outro, integrados um ao outro em três dimensões, aumentando o desempenho e reduzindo a quantidade de calor”, acrescenta Talkhooncheh.

Interface otimizada

Ao juntar chips eletrônicos e fotônicos em um mesmo dispositivo, os pesquisadores conseguiram transmitir 100 gigabits de dados por segundo, produzindo apenas 2,4 picojoules de calorias por bit transferido, uma eficiência energética que só essa interface otimizada pode proporcionar.

Essa abordagem mostrou ser 3,6 vezes mais eficaz para gerenciar a energia eletro-óptica usada durante o processo de transmissão de dados em comparação com as tecnologias atuais, que utilizam apenas circuitos eletrônicos convencionais para processar informações.

“À medida que o mundo se torna cada vez mais conectado e cada dispositivo gera mais dados, é emocionante mostrar que podemos atingir taxas de transmissão tão altas, gastando uma fração da energia em comparação com as técnicas tradicionais”, encerra a professora de engenharia elétrica Azita Emami, coautora do estudo.