Беспроводной чип от американских инженеров достиг скорости передачи данных, сопоставимой с оптоволокном

Новости МирТесен

Специалисты Калифорнийского университета в Ирвайне добились значительного прогресса в области беспроводной связи, создав чип, функционирующий на частоте 140 ГГц. Его производительность по передаче данных приближается к характеристикам оптоволоконных соединений. Эта инновация создает предпосылки для развития перспективных технологий, включая 6G. Разработка чипа началась в 2020 году и осуществлялась под руководством профессора электротехники и вычислительной техники Пайама Хейдари. Его команда исходила из понимания того, что существующие конструкции микросхем вскоре столкнутся с ограничениями.

Основной целью было обеспечение передачи данных на скорости свыше 100 гигабит в секунду без перегрева компонента. Специалисты радикально изменили стратегию, ликвидировав ограничение, связанное с цифро-аналоговым преобразователем. Вместо формирования сигнала в цифровой среде и последующего преобразования, был разработан передатчик, который генерирует сигналы непосредственно в радиочастотном диапазоне при помощи трех синхронизированных подпередатчиков. Данное решение, получившее название RF-domain 64QAM, позволяет чипу демонстрировать высокую энергоэффективность и передавать больший объем информации, не перегреваясь.

Проблема значительного расхода энергии была актуальна и для устройства приёма, поскольку высокоскоростные аналого-цифровые преобразователи (АЦП) потребляют значительную мощность. Чтобы решить эту задачу, разработчики создали интеллектуальный приёмник, основанный на методе иерархической аналоговой демодуляции. По словам Юсефа Хассама, бывшего постдокторанта Калифорнийского университета в Ирвайне, а ныне сотрудника Qualcomm, данный подход позволяет последовательно разделять сложный сигнал в аналоговой области, извлекая информацию до этапа оцифровки, что требует лишь незначительной доли энергии по сравнению с обычными затратами.

Приёмный чип, созданный по 22-нм технологии, отличается низким энергопотреблением – всего 230 милливатт. Новая архитектура обеспечивает работу в диапазоне частот до 140 ГГц и подходит для серийного производства. По словам профессора Хейдари, данную технологию можно охарактеризовать как «беспроводной оптоволоконный патч-корд», поскольку она обеспечивает высокую скорость передачи данных без использования физических кабелей. Работа в F-диапазоне, который значительно превышает частоты, используемые в современных стандартах 5G, предоставит широкие возможности для передачи данных между машинами, роботами и внутри дата-центров. Это позволит заменить протяженные участки медной проводки и сократить расходы на оборудование, охлаждение и электроэнергию. О результатах исследований были опубликованы отдельные статьи, посвящённые передатчику и приёмнику, в журнале IEEE Journal of Solid-State Circuits.