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[分享] 速度超过5G的无线芯片诞生

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发表于 2020-8-11 23:45:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
本文章来自网络


在5G还没普及的情况下,研究人员已经在朝着6G迈进。新一代移动通信可能需要Tbps的速度,这远远超过了5G下10 Gbps的理论容量。

就目前而言,研究人员认为6G的关键在于寻找在以前未占用的太赫兹(THz)频段中工作的方法。现在,新加坡南洋理工大学和大阪大学的研究人员已经开发出一种无线芯片,可以在该频段工作。

什么是太赫兹频段?

正如Neda Khiabani博士在其AAC文章中解释的那样,太赫兹通常定义为100 GHz(3 mm)到10 THz(30μm)范围内的电磁频谱区域。与其相邻的微波和光学波段相比,这部分电磁频谱的研究不足。

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图:电磁频谱。图片由Neba Khiabani博士提供


根据Yihao Yang等人的说法,推动6G的研究人员现在对该频段非常感兴趣,因为THz频谱区域提供了更高的可用带宽,这可以满足对更高数据传输速率不断增长的需求。

还可以推测,太赫兹频谱带可用于解决高速,高能效和低成本芯片内/芯片间通信链路之间的互连权衡。这可以帮助设计人员利用大型多核处理器,片上网络或系统级封装解决方案。

在太赫兹频段工作的挑战

尽管太赫兹频段似乎具有令人难以置信的潜力,但它并非没有缺点。在太赫兹频段开发涉及许多挑战。最大的两个问题是传统波导(如晶体或中空电缆)中发现的材料缺陷和传输错误率。

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图:太赫兹波大气功率衰减。图片由John F. Ohara等提供。


这些问题在此更高的频带中变得尤为重要,因为更短的波长意味着更大的衰减以及对波导中材料缺陷的更大敏感性。当前的方法对诸如制造缺陷的缺陷和在尖角处的相当大的弯曲损失具有敏感性。

太赫兹频段的新型无线芯片

新加坡南洋理工大学和日本大阪大学的科学家最近宣布了可能克服上述问题的新工作。

研究人员利用一种称为光子拓扑绝缘体(PTI)的技术来减轻太赫兹波导中的衰减影响。据说PTI整体上“绝缘”,但在边缘处“导电”,这表明“坚固的边缘传输,具有很强的抑制由无序和尖锐弯曲引起的反向散射的能力。”

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图:研究人员利用太赫兹芯片利用PTI。图片由NTU新加坡提供


用简单的术语来说,PTI允许在绝缘子的表面和边缘传导光波,而不是通过材料传导光波。这样,太赫兹波可以在尖角附近重新定向,并且其流动将抵抗材料缺陷的干扰。

超过5G速度

通过使用PTI,研究人员能够成功创建一种全硅芯片,该芯片可以无误传输信号,同时以11吉比特/秒的速度绕10个尖角绕太赫兹波,从而避免了可能引入的任何材料缺陷。硅制造过程。11 Gbps的速度本身已经超过了5G的理论最大值10 Gbps。

研究人员希望他们的工作将为将来实现6G部署的PTI THz互连铺平道路。

Ranjan Singh副教授说:“随着第四次工业革命和物联网设备(包括智能设备,远程摄像头和传感器)的迅速采用,物联网设备需要无线处理大量数据,并且需要依靠在通信网络上提供超高速和低延迟。”

他继续说:“通过采用太赫兹技术,它有可能促进芯片内和芯片间通信,以支持人工智能和基于云的技术,例如互连的自动驾驶汽车,这将需要快速将数据传输到附近的其他汽车和汽车。基础设施,以更好地导航并避免事故发生。”



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