Ein Durchbruch ist IHP-Wissenschaftler Alper Karakuzulu und seiner Arbeitsgruppe unter Leitung von Dr. Andrea Malignaggi gelungen. Die Experten für Kommunikationsschaltungen mit hoher Datenrate Kommunikationsschaltungen höchster Datenraten haben innerhalb der 130-nm-SiGe-BiCMOS-Technologie einen neuen Chip entwickelt, der Sender, Empfänger und On-Chip-Antennen enthält und eine Datenübertragung von 200 Gigabit pro Sekunde ermöglicht. „Unser Entwurf wurde bis ins letzte Detail simuliert, bevor die Schaltung in die Fertigung ging“, erläutert Dr. Andrea Malignaggi. Die im IHP-Reinraum gefertigten Mikrochips wurden anschließend ausgiebig getestet, und die Leistungsfähigkeit in der Antennenmesskammer des IHP gemessen, in der es keine ablenkende Strahlung gibt. Das Ergebnis, die Übertragung über eine Reichweite von zunächst 15 Zentimetern, ist Basis für die Weiterentwicklung der Technologie. „Um für den Mobilfunkbereich 6G realisieren zu können, brauchen wir eine ganz neue Architektur. Pikozellen sind ein Beispiel dafür. Diese Funkzellen sollen sehr hohe Datenraten auf kurzer Entfernung ermöglichen, beispielsweise in Konferenzräumen oder im privaten Bereich, wenn Mobiltelefone, Fernseher und andere Geräte miteinander vernetzt sind“, erklärt Dr. Andrea Malignaggi. Durch die Weiterentwicklung der integrierten Bauelemente und Schaltungsblöcke des einzelnen Chips, die Integration weiterer Antennen sowie die Kombination mehrerer Mikrochips zu komplexen Systemen wird es künftig möglich sein, Daten ultraschnell auch über eine größere Entfernung zu übertragen.
Das IHP bringt seine Expertise aktuell in zwei bedeutenden Forschungsprojekten im Bereich der 6G-Entwicklung ein. Das EU-Projekt „Open6GHub – 6G für Mensch, Umwelt & Gesellschaft“ soll im europäischen Kontext Beiträge zu einem globalen 6G-Harmonisierungsprozess und -Standard liefern. Das 6G Research and Innovation Cluster, kurz 6G-RIC ist ein Forschungszentrum, das die wissenschaftlichen und technischen Grundlagen für 6G auf allen Technologieebenen schaffen soll, vom Funkzugang über Kernnetze bis hin zu Glasfasertransportnetzen. Das IHP liefert mit seiner Forschung somit einen wichtigen Beitrag, um die technologische Souveränität sowie die Position Deutschlands und Europas im internationalen Wettbewerb um 6G zu stärken.
Zu finden ist die vollständige, wissenschaftliche Veröffentlichung unter:
https://ieeexplore.ieee.org/document/10005812
Bild 1: Die entworfene Schaltung wurde im IHP-Reinraum gefertigt, die Chips anschließend gesägt und getestet. (Quelle: IHP)
Über das IHP:
Das IHP ist ein Institut der Leibniz-Gemeinschaft und betreibt Forschung und Entwicklung zu siliziumbasierten Systemen, Höchstfrequenz-Schaltungen und -Technologien ein-schließlich neuer Materialien. Es erarbeitet innovative Lösungen für Anwendungsbereiche wie die drahtlose und Breitbandkommunikation, Sicherheit, Medizintechnik, Industrie 4.0, Mobilität und Raumfahrt. Das IHP beschäftigt ca. 350 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Es verfügt über eine Pilotlinie für technologische Entwicklungen und die Präparation von Hochgeschwindigkeits-Schaltkreisen mit 0,13/0,25 µm-SiGe-BiCMOS-Technologien, die sich in einem 1500 m² großen Reinraum DIN EN ISO 14644-1 3 befindet.