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研究人员发明了一种数据速率超过5G的无线芯片

2020年8月10日,通过杰克赫兹

新芯片利用光子拓扑绝缘体在太赫兹频段工作——不是在5G频段,而是在6G频段。

如果甚至完全实现了5G,研究人员已经推动了6G。新的移动通信几代移动通信可能需要Tbps速度,远远超过10 Gbps的5g的理论容量。

就目前的情况来看,研究人员认为6G的关键在于找到在以前未被占用的太赫兹频段工作的方法。现在,新加坡南洋理工大学(Nanyang Technological University)和大阪大学(Osaka University)的研究人员已经开发出一种可以在这个频段运行的无线芯片。

太赫兹波段是多少?

内达·基亚巴尼博士在他的AAC文章中解释道,太赫兹辐射(太赫兹)通常定义为电磁谱的区域在100GHz(3mm)至10thz(30μm)的范围内。与其相邻的微波和光学频带相比,显着解读了EM谱的这部分。

电磁谱

电磁谱。图片由Neba Khiabani博士

据Yihao Yang等人说,推动6G的研究人员现在对这个波段非常感兴趣,因为太赫兹频段提供了更高的可用带宽,可以满足不断增长的对更高数据传输速率的需求。

据推测,太赫兹光谱波段可能被用于解决高速、能源效率和低成本的芯片内/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、片上网络或包内系统解决方案。

太赫兹频段工作的挑战

虽然Terahertz乐队似乎提供了一些令人难以置信的潜力,但它没有没有缺点。在THz乐队中涉及许多挑战。其中两个最大的问题是在诸如晶体或中空电缆的传统波导中找到的材料缺陷和传输错误速率。

太赫兹大气功率衰减

太赫兹波大气功率衰减。图片由John F. Ohara等人。

这些问题在该更高频带中变得至高在于,因为短波长的波长意味着更大的衰减和对波导中的材料缺陷的更敏感性。目前的方法患有对缺陷的敏感性,例如制造缺陷和锋利的角落处的相当大的弯曲损失。

用于THZ频段的新无线芯片

新加坡南洋理工大学和日本大阪大学的科学家最近宣布可能克服上述问题的新工作

研究人员利用一种叫做光子拓扑绝缘体(PTIs)的技术来减少太赫兹波导中衰减的影响。PTIs被认为“在整体上‘绝缘’,但在边缘上‘导电’”,这表明“强大的边缘传输与强烈抑制由无序和急剧弯曲引起的后向散射”。

研究人员利用PTIs使用太赫兹芯片

研究人员利用PTIs使用太赫兹芯片。图片由南洋理工大学新加坡

简单来说,PTIs允许光波在绝缘体的表面和边缘传导,而不是穿过材料。通过这种方式,太赫兹波可以被重定向到尖锐的角落,它的流动将抵抗材料缺陷的干扰。

超过5克的速度

通过使用PTIs,研究人员成功地制造出了一种全硅芯片,这种芯片可以在无错误传输信号的同时,以每秒11千兆比特的速度将太赫兹波传送到10个尖角,绕过了在硅制造过程中可能引入的任何材料缺陷。11gbps的速度本身已经超过了5G的理论最大值10gbps。

研究人员希望他们的作品将为未来的PTI THz互连铺平了6G部署的景点。

副教授Ranjan Singh说:“随着第四次工业革命和快速采用的东西 - 物联网(物联网)设备,包括智能设备,远程摄像机和传感器,物联网设备需要无线地处理大量数据,并依赖在通信网络上提供超高速度和低延迟。“

他继续说:“通过使用太赫兹技术,它可能会促进芯片内和芯片间的通信,以支持人工智能和基于云的技术,比如互联自动驾驶汽车,这将需要迅速将数据传输到附近的其他汽车和基础设施,以更好地导航,并避免事故。”