🇺🇸 Горизонты технологий. 6G. >100 ГГц. США

Кремниевый чип разогнали до 140 ГГц

Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвайне (UCI) представили экспериментальный полупроводниковый чип-трансивер, демонстрирующий способность работать с нетипично высокой для кремниевых технологий частотой 140 ГГц. Это открывает путь к созданию более мощных и энергоэффективных устройств на привычной и дешёвой кремниевой основе.

Как такого добились?

Разработчики использовали архитектуру, сочетающую цифровую и аналоговую обработку. Причем основную часть работы, требующую сложных вычислений, они перенесли в аналоговую область.

В частности, новый передатчик команды ("прямоугольное" фото) полностью исключает использование ЦАП, формируя сигналы непосредственно в радиочастотной области с помощью трех синхронизированных субпередатчиков. На фото:

▫️PRBS - это генератор псевдослучайной последовательности битов,
▫️LO - локальный генератор,
▫️QPSK - квадратурная фазовая манипуляция,
▫️Sub-TX - блок субпередатчика,
▫️SPI - последовательный периферийный интерфейс
▫️антенна

Устройство реализует кодирование 64QAM.

На втором ("квадратном" фото) показан приемник.

▫️RXFE - приемник,
▫️VGA - усилитель с переменным коэффициентом усиления,
▫️CTLE - линейный эквалайзер непрерывного времени
▫️CDR - восстановление тактовой частоты и данных
▫️BB - процессор базовой полосы

Приемник реализует метод "иерархической аналоговой демодуляции" - сигнал раскладываются в аналоговой области, данные из него извлекаются с минимальными затратами мощности.

Приемный чип изготовлен по технологии 22 нм с полностью обедненным кремнием на изоляторе, потребляет всего 230 милливатт энергии.

Проект финансировало Минобороны США.

Зачем это нужно?

Разработчики говорят о своем изделии, как о "беспроводном волоконно-оптическом патч-корде", поскольку оно позволяет обеспечивать скорости близкие к тому, что дает ВОЛС-соединение, но без оптоволокна. Но наверняка найдутся и другие применения данному подходу.

Удивительно, что можно "выжать" из кремниевой технологии. Весь совсем недавно считалось, что ее возможности ограничены на уровне нескольких ГГц.

@RUSmicro, по материалам UC Irvine, фото - Паям Хейдари / Калифорнийский университет в Ирвайне