Барьер в 108 Гбит/с - теперь лишь история. Представлен приёмник данных нового поколения для ИИ и суперкомпьютеров

Высокоскоростная передача данных требует всё более сложных решений, и в очередной работе исследователи из Университета Ханъян в Южной Корее представили технологию, которая приближает будущие коммуникационные системы к новым пределам. Команда под руководством аспиранта Сангвана Ли и доцента кафедры электронного инжиниринга Джэдука Хана разработала приёмник с повышенной линейностью, ориентированный на обработку высоковольтных сигналов PAM-8, необходимых для скоростей свыше 100 Гбит/с.

Исследователи предложили архитектуру с разделением сигнальных путей, позволяющую оптимизировать соотношение между линейностью и энергопотреблением. В реализации на техпроцессе 28 нм создан высоколинейный фронтенд с поддержкой двухтактного алгоритма формирования компенсационного сигнала, работающий на скорости 108 Гбит/с. Система выдерживает входной диапазон 1.4 Vppd при потреблении 210.8 мВт и энергоэффективности 1.95 пДж/бит. Разработка была впервые представлена на конференции IEEE Asian Solid-State Circuits Conference.

Авторы подчёркивают, что ключевой задачей стало повышение эффективности обработки PAM-8. Для этого использовано деление основного тракта на несколько путей, причём каждый отвечает за собственный поддиапазон динамического диапазона. Такой подход уменьшил количество необходимых элементов выборки и снизил нагрузку на финальный каскад. В результате удалось удвоить линейность при увеличении энергопотребления всего на 20%.

Ещё одна важная часть работы касается компенсации потерь канала. При передаче высокоскоростных сигналов эта проблема становится критичной, однако традиционные схемы вынуждены обрабатывать сигналы с высоким напряжением, что приводит к сжатию и ухудшению коррекции. Команда предложила полностью отделённый тракт вычисления компенсации, который работает только с ослабленным сигналом. Такой метод исключает вероятность сжатия и позволяет корректно компенсировать потери даже при больших уровнях входного напряжения.

Созданная технология ориентирована на быстрое внедрение в инфраструктуру систем передачи данных следующего поколения. Среди приоритетных областей применения называются дата-центры и кластеры, обслуживающие задачи искусственного интеллекта. Рост скорости обмена между серверами способен ускорить обучение крупных моделей и обработку больших массивов данных. Разработка также подходит для оборудования, которое станет основой грядущих стандартов связи на 800G и 1.6T.

Дополнительный эффект ожидается в сфере высокопроизводительных вычислений. Улучшение характеристик трактов приёма может ускорить работу суперкомпьютеров, участвующих в научных исследованиях и сложных моделированиях.

Авторы проекта отмечают, что в ближайшие 5–10 лет такие решения станут базовым технологическим элементом при создании новых платформ — от более мощных систем на базе ИИ до инфраструктуры виртуальной и дополненной реальности. По их оценке, рост пропускной способности позволит развиваться сервисам, использующим сложные алгоритмы анализа, медицинским диагностическим системам и платформам для автономного транспорта. Кроме того, повышение энергоэффективности приёмников способно снизить нагрузку на дата-центры на фоне стремительного роста мирового трафика, что создаёт предпосылки для более устойчивого развития цифровой инфраструктуры.