دانشمندان تراشه بی‌سیم تراهرتز فوق پرسرعت می‌سازند

دانشمندان تراشه بی‌سیم تراهرتز فوق پرسرعت می‌سازند

برای امکان‌پذیر نمودن سرعت‌های ارسال داده بالاتر از استانداردهای نسل پنجم (5G) برای ارتباطات راه دور، دانشمندانی از دانشگاه صنعتی نانیانگ سنگاپور (NTU Singapore) و دانشگاه اوساکای ژاپن، یک تراشه جدید را با بهره‌گیری از مفهومی به نام عایق‌های توپولوژیکی فوتونی ساخته‌اند.

محققان در مقاله خود نشان داده‌اند که تراشه آن‌ها قادر به ارسال امواج تراهرتزی (THz) است که نرخ داده‌ی ۱۱ گیگابیت بر ثانیه (Gbit/s) را نتیجه می‌دهد و قادر به پشتیبانی پخش لحظه‌ای ویدیوی 4K با وضوح بالاست، و از حد نظری کنونی 10 Gbit/s برای ارتباطات بی‌سیم 5G فراتر می‌رود.

امواج THz بخشی از طیف الکترومغناطیسی، بین امواج نور فروسرخ و ریزموج هستند، و به عنوان پرچم‌دار بعدی در ارتباطات بی‌سیم پرسرعت در نظر گرفته می‌شوند. با این حال برای آنکه امواج THz با اطمینان در ارتباطات راه دور قابل استفاده باشند، باید چالش‌هایی بنیادی مرتفع شوند. دو مورد از بزرگ‌ترین مشکلات، نواقص ماده و نرخ خطای ارسال است که در موج‌برهای معمولی نظیر بلورها یا کابل‌های توخالی دیده شده است.

این مسائل با استفاده از عایق‌های توپولوژیکی فوتونی (PTI) مرتفع شده‌اند که امکان هدایت امواج نوری روی سطح و لبه‌های عایق، مانند حرکت یک قطار روی ریل، به جای هدایت آن داخل ماده را فراهم می‌سازد. وقتی نور در راستای عایق‌های توپولوژیکی فوتونی حرکت می‌کند، ممکن است پیرامون گوشه‌های تیز تغییر مسیر دهد و جریان آن در برابر اختلال ناشی از نواقص ماده مقاومت می‌کند.

با طراحی یک تراشه سیلیکونی کوچک با ردیف‌هایی از حفره‌های مثلثی، که مثلث‌های کوچک در جهت مخالف مثلث‌های بزرگتر قرار گرفته‌اند، نور «به لحاظ توپولوژیکی محافظت می‌شود». ثابت شده که این تراشه تماماسیلیکونی می‌تواند سیگنال‌ها را بدون خطا ارسال کند و امواج THz را با نرخ ۱۱ گیگابیت بر ثانیه حول ۱۰ گوشه تیز هدایت نماید، و طی آن، هر گونه نقص ماده را که ممکن است طی فرایند ساخت سیلیکون ایجاد شده باشد، دور بزند.

سرپرست پروژه، اذعان داشته که این نخستین بار است که PTIها در محدوده طیفی تراهرتز محقق شده‌اند، چیزی که پیش از این، تنها یک مفهوم نظری بوده است.
کشف آن‌ها راه را برای مجتمع‌سازی اتصالات داخلی PTI THz بیشتر (یعنی ساختارهایی که مؤلفه‌های مختلف را در یک مدار متصل می‌کنند) به صورت ادوات ارتباط بی‌سیم، جهت محقق کردن یک سرعت ترابایت بر ثانیه‌ای بی‌سابقه (۱۰ تا ۱۰۰ برابر سریع‌تر از 5G) برای ارتباطات نسل بعدی 6G در آینده، هموار می‌سازد.
به گفته محققان: «با انقلاب صنعتی چهارم و بهره‌گیری سریع از تجهیزات اینترنت اشیا (IoT)، از جمله ادوات هوشمند، دوربین‌ها و حسگرهای راه دور، تجهیزات IoT باید حجم بالایی از داده را به صورت بی‌سیم مدیریت کنند و برای ارائه سرعت‌های فوق بالا و تاخیر کم، مبتنی بر شبکه‌های ارتباطی باشند.

بهره‌گیری از فناوری THz احتمالا می‌تواند ارتباطات درون‌تراشه‌ای و میان تراشه‌ای را برای پشتیبانی از فناوری‌های ابری و هوش مصنوعی، نظیر خودروهای خودران متصل به هم تسریع کند که به ارسال سریع داده به سایر خودروهای نزدیک، و زیرساختی برای هدایت بهتر و هم‌چنین جلوگیری از تصادف نیاز دارند.»
طراحی، ساخت و آزمایش توسط گروه NTU و همکاران آن‌ها در دانشگاه اوساکا، دو سال زمان برده است. محققان بر این باورند که با طراحی و تولید یک بستر مینیاتوری با استفاده از فرایندهای فعلی ساخت سیلیکون، تراشه اتصال داخلی THz پرسرعت جدید آن‌ها به راحتی در طرح‌های مدار الکترونیک و فوتونیک مجتمع‌سازی خواهد شد و به استفاده گسترده از THz در آینده کمک خواهد کرد.

حوزه‌های کاربرد احتمالی برای فناوری اتصال داخلی THz شامل مراکز داده، ادوات IOT، CPUهای چندهسته‌ای انبوه (تراشه‌های محاسباتی) و ارتباطات دوربرد، از جمله ارتباطات راه دور و ارتباط بی‌سیم نظیر Wi-Fi خواهد بود.
 
منبع: phys.org
كلمات كليدي :
تراشه بی‌سیم تراهرتز
 
امتیاز دهی
 
 

نظر شما
نام  
پست الكترونيک
وب سایت
متنی که در تصویر می بینید عینا تایپ نمایید
نظر
login