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科学家研制超高速太赫兹无线芯片

发布时间: 2020-08-10 10:41:20   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:

 

为了使数据传输速度超过5G电信标准,经过两年的设计、制作和测试,来自新加坡南洋理工大学和日本大阪大学的科学家们利用光子拓扑绝缘体的概念制造了一种新的芯片。该芯片可以以11 Gbit / s的速率传输太赫兹波,这样的速率能够支持实时4 k高清视频流,并超过了当前5G无线通信理论极限的10 Gbit / s

相关研究成果最近发表在《自然·光子学》期刊上。

. Singh博士手持硅光子拓扑绝缘体芯片,该芯片可以超高速传输太赫兹波。

THz波是电磁波谱的一部分,介于红外光波和微波之间,被视为高速无线通信的下一个前沿。然而,要将太赫兹波应用于电信领域,还需要应对一些基本的挑战,其中,最大的两个问题是:在晶体或空心电缆等传统波导中的材料缺陷和传输错误率。

这些问题通过使用光子拓扑绝缘体(PTI)可以解决。它可以使光波在绝缘体的表面和边缘传导,就像火车沿着铁路行驶一样,而不是通过材料传导。当光沿着光子拓扑绝缘体传播时,它可以在尖角处重新定向,它的流动将抵抗材料缺陷的干扰。通过设计一种带有一排排三角形孔的小硅芯片,小三角形与大三角形指向相反的方向,光波就能得到“拓扑保护”。

这款全硅芯片可以在10个尖角处以每秒11千兆比特的速度传输太赫兹波,从而避免硅制造过程中可能出现的任何材料缺陷。

该项目的负责人,新加坡南洋理工大学Ranjan Singh教授说,这是第一次在太赫兹光谱区域实现PTI。这项研究成果有望为更多PTITHz互连(将电路中各种元件连接起来的结构)铺平道路,为下一代“6G”通信提供史无前例的tb / s速度(比5G10100倍)。

Singh教授解释说:“随着第四次工业革命和物联网(IoT)设备的迅速采用,包括智能设备、远程摄像机和传感器,物联网设备需要无线处理大量数据,并依赖通信网络提供超高速和低延迟。”

“通过使用太赫兹技术,可以潜在地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。比如互联的自动驾驶汽车,它需要将数据快速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。

该项目团队通过使用目前的硅制造工艺设计和制造了一个微型平台,他们的新型高速太赫兹互连芯片将集成到电子和光子电路设计中,并将有助于太赫兹在未来的广泛采用。

THz互联技术的潜在应用领域将包括数据中心、物联网设备、大量多核CPU(计算芯片)和远程通信。

 

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