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          科學(xué)家們創(chuàng)造出一種基于光的半導(dǎo)體芯片,為6G鋪平道路

          作者:EEPW 時間:2023-12-21 來源:EEPW 收藏

          通過結(jié)合光子和電子組件,科學(xué)家們建造了一款原型通信芯片,可以有效地訪問足夠高的射頻帶寬,用于先進(jìn)雷達(dá)以及和7G等用途。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202312/454155.htm

          一種首創(chuàng)的芯片架構(gòu),利用了電子和基于光的組件,可能為技術(shù)鋪平道路。

          這項研究于11月20日發(fā)表在《自然通訊》上,為先進(jìn)雷達(dá)、衛(wèi)星系統(tǒng)、先進(jìn)無線網(wǎng)絡(luò)(Wi-Fi)甚至未來的和7G移動技術(shù)的通信芯片提供了藍(lán)圖。

          通過將基于光的光子組件整合到傳統(tǒng)的基于電子的電路板中,研究人員顯著提高了射頻(RF)帶寬,同時在高頻率下展示了改進(jìn)的信號精度。

          他們通過采購硅晶片并將電子和光子組件(以“芯片塊”形式)附在一起,如同樂高積木一樣,制作了網(wǎng)絡(luò)半導(dǎo)體芯片的工作原型,尺寸為0.2 x 0.2英寸(5 x 5毫米)。

          重要的是,他們還改進(jìn)了芯片過濾信息的方式。

          無線收發(fā)器發(fā)送數(shù)據(jù),內(nèi)置在傳統(tǒng)芯片中的微波濾波器阻擋了錯誤頻率范圍內(nèi)的信號。微波光子濾波器對基于光的信號執(zhí)行相同的功能。但是在一個芯片上將光子和電子組件以及有效的微波光子濾波器結(jié)合起來一直是非常具有挑戰(zhàn)性的。

          但根據(jù)研究,通過精確調(diào)諧到更高波段的特定頻率,這些波段往往比較擁擠,更多的信息可以更準(zhǔn)確地通過芯片流動。這對于未來依賴于更高頻率的無線技術(shù)至關(guān)重要。這些頻率的波長較短,因此可以攜帶更多的能量,這意味著數(shù)據(jù)的更高帶寬。

          悉尼大學(xué)副校長(研究)本·埃格爾頓說:“微波光子濾波器在現(xiàn)代通信和雷達(dá)應(yīng)用中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,提供了精確過濾不同頻率的靈活性,減少電磁干擾并提高信號質(zhì)量?!?/p>

          依賴5G網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備(如智能手機(jī))以不同的射頻范圍發(fā)送和接收數(shù)據(jù)——在美國,這些范圍從低頻段(低于1吉赫)到高頻段(24到53吉赫),威瑞森表示。

          更高的頻率允許更快的速度,因為較短波長具有更大的能量容量,但干擾和阻塞的機(jī)會更高。這是因為較短的波長難以穿透較大的表面和物體,同時也減小了信號范圍。

          與此同時,根據(jù)OpenSignal的數(shù)據(jù),美國的5G數(shù)據(jù)速度平均為138兆位每秒,運(yùn)營商在2到4吉赫的頻段上運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)。預(yù)計到2030年代,6G將成為主流,其運(yùn)行頻率將從7吉赫開始,達(dá)到全球移動通信協(xié)會(GSMA)稱的15吉赫。

          然而,用于工業(yè)應(yīng)用的最高6G頻段將需要超過100吉赫,甚至可能達(dá)到1,000吉赫,根據(jù)利物浦大學(xué)的說法,速度可能達(dá)到理論最大值1,000千兆位每秒。

          這意味著需要構(gòu)建具有更高射頻帶寬和在這些更高頻率上消除干擾的先進(jìn)過濾的通信芯片。這就是芯片架構(gòu)的進(jìn)展發(fā)揮作用的地方——在將用于驅(qū)動6G設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)半導(dǎo)體芯片中,光子技術(shù)將發(fā)揮關(guān)鍵作用。



          關(guān)鍵詞: 6G

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