Naukowcy z IHP – Leibniz Institute for Innovative Microelectronics ustanowili nowy światowy rekord prędkości. Układ zaprojektowany przez naukowców z Frankfurtu nad Odrą może bezprzewodowo przesyłać dane z prędkością do 200 gigabitów na sekundę. Przewyższa to poprzedni rekord, ostatnio opublikowany w 2019 roku, który wynosił około 120 gigabitów na sekundę. Wyniki rozwoju zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie „IEEE Journal of Solid-State Circuits”, po ich wzajemnej weryfikacji przez ekspertów. Zespół badawczy w IHP udowodnił w ten sposób po raz pierwszy na świecie ogólną wykonalność ekstremalnie wysokich transmisji danych w tzw. paśmie D (częstotliwości pomiędzy 110 a 170 GHz) i stworzył podstawowy warunek realizacji aplikacji dla następnej generacji komunikacji mobilnej (6G).
Przełomu dokonał naukowiec IHP Alper Karakuzulu i jego grupa badawcza kierowana przez dr Andrea Malignaggi. Eksperci w dziedzinie obwodów komunikacyjnych o dużej szybkości transmisji danych opracowali nowy układ w technologii 130 nm SiGe BiCMOS, który zawiera nadajniki, odbiorniki i anteny on-chip i umożliwia transmisję danych z prędkością 200 gigabitów na sekundę. „Nasz projekt był symulowany aż do ostatniego szczegółu, zanim układ trafił do produkcji” – wyjaśnia dr Andrea Malignaggi. Mikroprocesory wyprodukowane w clean roomie IHP zostały następnie gruntownie przetestowane, a ich wydajność zmierzona w komorze pomiarowej anten IHP, gdzie nie ma rozpraszającego promieniowania. Wynik, transmisja w początkowym zasięgu 15 centymetrów, jest podstawą do dalszego rozwoju technologii. „Aby móc zrealizować 6G dla komunikacji mobilnej, potrzebujemy zupełnie nowej architektury. Przykładem tego są pikokomórki. Te komórki radiowe powinny umożliwić bardzo dużą szybkość transmisji danych na niewielkich odległościach, na przykład w salach konferencyjnych lub w prywatnych pomieszczeniach, gdy telefony komórkowe, telewizory i inne urządzenia są połączone w sieć” – wyjaśnia dr Andrea Malignaggi. Dzięki dalszemu rozwojowi zintegrowanych komponentów i bloków obwodów poszczególnych chipów, integracji dodatkowych anten, jak również połączeniu kilku mikrochipów w złożone systemy, w przyszłości możliwe będzie ultraszybkie przesyłanie danych nawet na większe odległości.
IHP wnosi obecnie swoje doświadczenie do dwóch ważnych projektów badawczych w dziedzinie rozwoju 6G. Projekt UE „Open6GHub – 6G for People, Environment & Society” ma na celu przyczynienie się do globalnego procesu harmonizacji i standardu 6G w kontekście europejskim. 6G Research and Innovation Cluster, w skrócie 6G-RIC, to ośrodek badawczy, którego celem jest stworzenie naukowych i technicznych podstaw dla 6G na wszystkich poziomach technologicznych, od dostępu radiowego do sieci rdzeniowych i światłowodowych sieci transportowych. Dzięki swoim badaniom IHP w istotny sposób przyczynia się do wzmocnienia technologicznej suwerenności Niemiec i Europy oraz pozycji w międzynarodowej rywalizacji o 6G.
Pełna publikacja naukowa znajduje się pod adresem:
https://ieeexplore.ieee.org/document/10005812
Ilustracja 1: Zaprojektowany układ został wyprodukowany w clean roomie IHP, a następnie chipy zostały przepiłowane i przetestowane. (Źródło: IHP)
O IHP:
IHP jest instytutem Stowarzyszenia Leibniza i prowadzi badania i rozwój w zakresie systemów opartych na krzemie, obwodów i technologii częstotliwości radiowych, w tym nowych materiałów. Opracowuje innowacyjne rozwiązania dla takich obszarów zastosowań jak komunikacja bezprzewodowa i szerokopasmowa, bezpieczeństwo, technologia medyczna, Przemysł 4.0, mobilność i podróże kosmiczne. IHP zatrudnia około 350 osób. Posiada linię pilotażową do rozwoju technologicznego i przygotowania szybkich obwodów w technologiach SiGe BiCMOS 0,13/0,25 µm, zlokalizowaną w clean roomie o powierzchni 1500 m² DIN EN ISO 14644-1 3.