日本大阪大學(xué)的科學(xué)家利用光子拓?fù)浣^緣體的概念制造了一種新型芯片？

為了使數(shù)據(jù)傳輸速度超過第五代（5G）電信標(biāo)準(zhǔn)，來自新加坡南洋理工大學(xué)和日本大阪大學(xué)的科學(xué)家們經(jīng)過兩年的設(shè)計(jì)、制作和測試，利用光子拓?fù)浣^緣體的概念制造了一種新型芯片。

研究人員表明，他們的芯片可以傳輸太赫茲波（THz），從而產(chǎn)生 11gb/s 的數(shù)據(jù)傳輸速率，能夠支持 4K 高清視頻的實(shí)時(shí)流媒體傳輸，并且超過了 5G 無線通信的 10gbit/s 的理論極限。

太赫茲波是電磁波譜的一部分，介于紅外光波和微波之間，被認(rèn)為是高速無線通信的下一個(gè)前沿領(lǐng)域。因?yàn)?THz 頻譜區(qū)域提供了更高的可用帶寬，這可以滿足對(duì)更高數(shù)據(jù)傳輸速率不斷增長的需求。

還可以推測，太赫茲頻譜帶可用于解決高速，高能效和低成本芯片內(nèi) / 芯片間通信鏈路之間的互連權(quán)衡。這可以幫助設(shè)計(jì)人員利用大型多核處理器，片上網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)級(jí)封裝解決方案。

不過，在太赫茲波能夠用于電信領(lǐng)域之前，還需要解決一些基本的挑戰(zhàn)，其中最大的兩個(gè)問題是材料缺陷和傳統(tǒng)波導(dǎo)（如晶體或空心電纜）的傳輸錯(cuò)誤率。

這些問題在此更高的頻帶中變得尤為重要，因?yàn)楦痰牟ㄩL意味著更大的衰減以及對(duì)波導(dǎo)中材料缺陷的更大敏感性。當(dāng)前的方法對(duì)諸如制造缺陷的缺陷和在尖角處的相當(dāng)大的彎曲損失具有敏感性。

而光子拓?fù)浣^緣體（PTI）克服了這些問題，它可以使光波在絕緣體的表面和邊緣傳導(dǎo)，而不是通過材料傳導(dǎo)，就像火車沿著鐵路行駛一樣。當(dāng)光沿著光子拓?fù)浣^緣體傳播時(shí)，它可以在銳角處重新定向，其流動(dòng)將不受材料缺陷的干擾。

通過設(shè)計(jì)一種帶有一排排三角形孔的小硅芯片，小三角形與大三角形指向相反的方向，光波就能得到“拓?fù)浔Ｗo(hù)”。這款全硅芯片顯示它可以無差錯(cuò)地傳輸信號(hào)，同時(shí)以每秒 11 千兆比特的速率在 10 個(gè)銳角周圍傳輸太赫茲波，從而繞過硅制造過程中可能出現(xiàn)的任何材料缺陷。

該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人說，這是第一次在太赫茲光譜區(qū)域?qū)崿F(xiàn) PTIs，這證明了之前的理論概念在現(xiàn)實(shí)生活中是可行的。

他們的發(fā)現(xiàn)可能為更多的 PTI-THz 互連結(jié)構(gòu)鋪平道路，這些結(jié)構(gòu)可以將電路中的各種組件連接到無線通信設(shè)備中，使下一代“6G”通信在未來以每秒 TB 速度傳輸，甚至比 5G 快 10 到 100 倍。

負(fù)責(zé)人解釋說：“隨著第四次工業(yè)革命和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備的迅速采用，包括智能設(shè)備、遠(yuǎn)程攝像機(jī)和傳感器，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要無線處理大量數(shù)據(jù)，并依賴通信網(wǎng)絡(luò)提供超高速和低延遲。通過使用太赫茲波技術(shù)，它有可能促進(jìn)芯片內(nèi)和芯片間的通信，以支持人工智能和基于云的技術(shù)，比如互聯(lián)的自動(dòng)駕駛汽車，這些技術(shù)需要將數(shù)據(jù)快速傳輸?shù)礁浇钠渌嚭突A(chǔ)設(shè)施上，以便更好地導(dǎo)航和避免事故?！?br /> 責(zé)任編輯:pj