| +33 голоса |
|
Сьогоднішні дискусії про майбутнє телекомунікацій дедалі частіше зосереджуються на терагерцовому діапазоні, який обіцяє стати фундаментом для мереж шостого покоління. Проте перехід від теорії до практичного впровадження ТГц-технологій стикається з фундаментальними фізичними обмеженнями.
Традиційні мікросхеми у цьому частотному спектрі виявляються надзвичайно вразливими до найменших дефектів виробництва, а втрати енергії при вигинах хвилеводів роблять створення ефективних пристроїв складним та дорогим завданням. Розробка дослідників з Наньянського технологічного університету (Сінгапур) та Осакського університету (Японія) пропонує вихід із цього глухого кута за допомогою концепції топологічної ізоляції, реалізованої безпосередньо на кремнієвому чіпі.
Терагерцові хвилі (між мікрохвилями та інфрачервоним світлом) мають колосальну пропускну здатність, але вони надзвичайно примхливі. Традиційні хвилеводи та антени страждають від розсіювання сигналу на будь-яких нерівностях чи вигинах структури чіпа. Найменший дефект під час літографії перетворює високоефективний пристрій на «цеглину».
Тут на сцену виходить топологічна ізоляція — концепція, за яку у 2016 році було присуджено Нобелівську премію з фізики. Вона описує матеріали, що є ізоляторами всередині, але проводять енергію по своїх краях. Що найважливіше — цей рух є «топологічно захищеним»: хвиля огинає перешкоди та дефекти, не відбиваючись назад і не втрачаючи потужності.
Дослідники з Сінгапуру та Японії реалізували цей принцип на звичайній кремнієвій підкладці, що є критично важливим для комерціалізації (сумісність із CMOS-процесами).
На кремнієвій пластині витравлено масив гексагональних (шестикутних) отворів. Зміна розміру та розташування цих отворів створює межу між двома різними топологічними фазами. Електромагнітні хвилі ТГц-діапазону змушені рухатися суворо вздовж цієї межі. Навіть якщо шлях має гострі кути або виробничі дефекти, хвиля проходить крізь них без розсіювання.
Як зазначається, нова антена демонструє значно вищу спрямованість та нижчий рівень шуму порівняно зі стандартними рішеннями.
Під час експериментів чип продемонстрував здатність передавати дані на частоті 0,3 ТГц зі швидкістю 11 Гбіт/с. Це вже перевищує можливості більшості сучасних систем зв'язку, але автори стверджують, що це лише початок. Потенціал технології дозволяє досягти 1 Тбіт/с і вище.
Майбутні мережі стандарту 6G потребуватимуть саме таких стабільних ТГц-компонентів для забезпечення роботи голографічного зв'язку та систем доповненої реальності (AR) у реальному часі.
Технологія на базі нової розробки може бути використана для створення надшвидкісних ліній зв'язку всередині центрів обробки даних та між процесорами в суперкомп'ютерах, де традиційні мідні або навіть оптичні рішення стикаються з обмеженнями енергоефективності та щільності.
Топологічний захист дозволяє знизити вимоги до точності виготовлення чіпів, що потенційно зменшує відсоток браку та вартість кінцевих пристроїв.
Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI
| +33 голоса |
|
