Kiến trúc mới lạ của Chip cho phép xử lý dữ liệu cực nhanh, tiêu thụ ít năng lượng hơn
Bộ thu phát không dây có khả năng cách mạng – có thể hoạt động trong dải tần số trên 100 gigahertz – được phát triển bởi (từ trái) Payam Heydari, giám đốc Phòng thí nghiệm Mạch tích hợp Truyền thông Nanoscale của UCI và giáo sư khoa học máy tính & khoa học máy tính; và các thành viên phòng thí nghiệm Hossein Mohammadnezhad, người đã nhận bằng tiến sĩ. trong ngành kỹ thuật điện & khoa học máy tính năm nay, và Huân Wang, một sinh viên tiến sĩ cùng khoa. Steve Zylius / UCI

Irvine, Calif., Ngày 16 tháng 7 năm 2019 – Một bộ thu phát không dây mới được phát minh bởi các kỹ sư điện tại Đại học California, Irvine tăng tần số vô tuyến lên lãnh thổ 100 gigahertz, tăng gấp bốn lần tốc độ của tiêu chuẩn truyền thông không dây 5G hoặc thế hệ thứ năm sắp tới .

Được các nhà sáng tạo của nó gắn nhãn là bộ thu và phát tín hiệu đầu cuối của nhà cung cấp điện tử, chip silicon có kích thước 4,4 mm vuông có khả năng xử lý tín hiệu số nhanh hơn và tiết kiệm năng lượng hơn nhờ vào kỹ thuật số độc đáo của nó kiến trúc tương tự. Sự đổi mới của nhóm được phác thảo trong một bài báo được xuất bản gần đây trên Tạp chí Mạch trạng thái rắn .

Tác giả cao cấp Payam Heydari, giám đốc NCIC Labs và giáo sư điện của UCI cho biết, chúng tôi gọi chip của chúng tôi là ‘vượt quá 5G’ vì tốc độ kết hợp và tốc độ dữ liệu mà chúng tôi có thể đạt được cao hơn hai bậc so với khả năng của chuẩn không dây mới. kỹ thuật & khoa học máy tính. Ngoài ra, hoạt động ở tần số cao hơn có nghĩa là bạn và tôi và mọi người khác có thể được cung cấp một phần lớn hơn của băng thông được cung cấp bởi các nhà mạng.

Ông nói rằng các nhà nghiên cứu hàn lâm và các kỹ sư mạch truyền thông từ lâu đã muốn biết liệu các hệ thống không dây có khả năng thực hiện và tốc độ cao của các mạng cáp quang hay không. Nếu một khả năng như vậy có thể trở thành hiện thực, nó sẽ biến đổi ngành công nghiệp viễn thông, bởi vì cơ sở hạ tầng không dây mang lại nhiều lợi thế so với các hệ thống có dây, theo Hey Heyari.

Câu trả lời của nhóm anh ta ở dạng bộ thu phát mới vượt qua chuẩn không dây 5G – được chỉ định để hoạt động trong phạm vi từ 28 đến 38 gigahertz – thành tiêu chuẩn 6G, dự kiến ​​sẽ hoạt động ở mức 100 gigahertz trở lên.

Gần đây, Ủy ban Truyền thông Liên bang đã mở ra các dải tần số mới trên 100 gigahertz, ông cho biết tác giả chính và nhà nghiên cứu sau đại học, ông Hossein Mohammadnezhad, một sinh viên tốt nghiệp UCI tại thời điểm làm việc năm nay đã nhận được bằng tiến sĩ. trong kỹ thuật điện & khoa học máy tính. Bộ thu phát mới của chúng tôi là bộ thu phát đầu tiên cung cấp các khả năng đầu cuối trong phần này của quang phổ.

Chip chip đầu thu và đầu cuối của bộ truyền hình tự hào có một kiến ​​trúc độc đáo kết hợp các thành phần kỹ thuật số và tương tự trên một nền tảng duy nhất, dẫn đến xử lý dữ liệu cực nhanh và giảm mức tiêu thụ năng lượng. Steve Zylius / UCI

Có các máy phát và máy thu có thể xử lý truyền thông dữ liệu tần số cao như vậy sẽ rất quan trọng trong việc mở ra một kỷ nguyên không dây mới bị chi phối bởi mạng Internet, các phương tiện tự trị, và băng thông rộng được mở rộng để truyền phát nội dung video độ nét cao và hơn.

Trong khi giấc mơ kỹ thuật số này đã thúc đẩy các nhà phát triển công nghệ trong nhiều thập kỷ, những vấp ngã đã bắt đầu xuất hiện trên con đường tiến bộ. Theo Heydari, việc thay đổi tần số tín hiệu thông qua điều chế và giải điều chế trong các máy thu phát truyền thống đã được thực hiện thông qua xử lý kỹ thuật số, nhưng các kỹ sư mạch tích hợp trong những năm gần đây đã bắt đầu thấy những hạn chế vật lý của phương pháp này.

Luật của Moore Moore nói rằng chúng ta sẽ có thể tăng tốc độ của bóng bán dẫn – chẳng hạn như những gì bạn sẽ tìm thấy trong các máy phát và máy thu – bằng cách giảm kích thước của chúng, nhưng đó không còn là vấn đề nữa, ông nói. Bạn không thể phá vỡ các electron thành hai, vì vậy chúng tôi đã tiếp cận các cấp được chi phối bởi vật lý của các thiết bị bán dẫn.

Để giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu của NCIC Labs đã sử dụng kiến ​​trúc chip giúp thư giãn đáng kể các yêu cầu xử lý kỹ thuật số bằng cách điều chỉnh các bit kỹ thuật số trong các miền tương tự và tần số vô tuyến.

Heydari cho biết, ngoài việc cho phép truyền tín hiệu trong phạm vi 100 gigahertz, cách bố trí độc đáo của bộ thu phát cho phép nó tiêu thụ ít năng lượng hơn đáng kể so với các hệ thống hiện tại với chi phí chung giảm, mở đường cho việc áp dụng rộng rãi trong thị trường điện tử tiêu dùng.

Đồng tác giả Huân Wang, nghiên cứu sinh tiến sĩ UCI về kỹ thuật điện & khoa học máy tính và là thành viên NCIC Labs, cho biết công nghệ này kết hợp với các hệ thống mảng theo giai đoạn – sử dụng nhiều ăng ten để điều khiển chùm tia – tạo điều kiện cho một số ứng dụng đột phá trong truyền dữ liệu không dây và giao tiếp.

“Đổi mới của chúng tôi loại bỏ sự cần dặm cáp quang tại các trung tâm dữ liệu, do các nhà khai thác trang trại dữ liệu có thể thực hiện cực nhanh chuyển không dây và tiết kiệm tiền đáng kể trên phần cứng, làm mát và quyền lực,” ông nói.

TowerJazz và STMicroelectronics cung cấp dịch vụ chế tạo chất bán dẫn để hỗ trợ dự án nghiên cứu này.

Về Đại học California, Irvine: Được thành lập vào năm 1965, UCI là thành viên trẻ nhất của Hiệp hội các trường đại học danh tiếng của Mỹ. Trường đã sản xuất ba người đoạt giải Nobel và được biết đến với thành tích học tập, nghiên cứu hàng đầu, đổi mới và linh vật phản diện. Được lãnh đạo bởi Thủ tướng Howard Gillman, UCI có hơn 36.000 sinh viên và cung cấp 222 chương trình cấp bằng. Nó nằm ở một trong những cộng đồng an toàn và kinh tế nhất thế giới và là công ty lớn thứ hai của Quận Cam, đóng góp 5 tỷ đô la hàng năm cho nền kinh tế địa phương. Để biết thêm về UCI, hãy truy cập www.uci.edu .

Truy cập phương tiện: Các chương trình / đài phát thanh có thể, với một khoản phí, sử dụng đường ISDN trong khuôn viên trường để phỏng vấn giảng viên và chuyên gia của UCI, tùy thuộc vào sự sẵn có và phê duyệt của trường đại học. Để biết thêm tin tức UCI, hãy truy cập news.uci.edu . Tài nguyên bổ sung cho các nhà báo có thể được tìm thấy tại Communications.uci.edu/for-journalists .