Создана фазированная решётка на чипе для управления терагерцевыми волнами

Терагерцевые волны занимают в электромагнитном спектре место между микроволнами и инфракрасным излучением. Соответственно, в этой «ничейной зоне» толком не работают ни оптические технологии, ни классическая электроника.

Возможность с высокой точностью фокусировать и направлять терагерцевую электромагнитную энергию, открыла бы путь к созданию систем радарной визуализации в сотни раз компактнее, экономичнее и точнее существующих сегодня.
 
К созданию такой технологии вплотную приблизились сотрудники Группы интегрированной терагерцевой электроники Массачусетского технологического института (MIT). Они продемонстрировали решётку из почти 10 тысяч терагерцевых антенн, смонтированных в устройстве размерами с кредитную карточку.

Устройство, называемое «отражающей решёткой» (reflectarray) работает как управляемое зеркало с углами отражения, контролируемыми компьютером. Подавая на каждую антенну сигнал со специфической задержкой по времени, reflectarray быстро фокусирует терагерцевое излучение в луч с углом раскрытия до одного градуса и управляет им без использования движущихся элементов.

Создание компьютерного чипа, достаточно большого, чтобы вместить все эти антенны, само по себе является огромной проблемой. Исследователи применили масштабируемый подход, сконструировав маленький чип с 49 антеннами, а затем объединив такие чипы в массив 14 x 14. Между собой чипы связаны микроскопическими золотыми проводами, которые одновременно служат для передачи сигналов и для питания антенного массива.

Над изготовлением микросхем и сборкой массива команда MIT работала вместе с Intel. Использование инновационных техпроцессов последней, позволило интегрировать антенный массив непосредственно на подложку микросхемы. Инновационные двухтранзисторные фазовращатели, которые практически не потребляют энергии, столь миниатюрны, что высвободили до 99% площади микросхемы для размещения памяти, так что каждая антенна может хранить библиотеку различных фаз.

В качестве демонстрации, новое устройство использовалось для создания трёхмерных изображений. Они аналогичны визуализациям, генерируемым устройством LiDAR, в отличие от которого «отражательная решётка» эффективно работает в дождь, туман или снег. Она также смогла получить радиолокационные изображения с угловым разрешением в два раза выше, чем у обычного радара, который настолько велик, что виден из космоса. Хотя традиционный радар способен покрывать гораздо большую площадь, reflectarray обеспечивает разрешение военного уровня в габаритах, подходящих для коммерческих умных машин.

Презентация работы состоялась на Международной конференции по полупроводниковым схемам (ICSSCC). Авторы reflectarray готовят создание стартапа, который займётся коммерциализацией этой технологии.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365