Группа исследователей из Калифорнийского университета в Ирвайне представила новый беспроводной трансивер, который работает на частоте около 140 ГГц и обеспечивает передачу данных на скорости до 120 Гбит/с. Это означает, что устройство сможет передавать примерно 15 ГБ информации за секунду — в 24 раза быстрее, чем максимальные показатели 5G, и значительно опережает современные коммерческие решения, включая Wi-Fi 7.
Об этом сообщает ProIT
Технологические особенности и энергоэффективность
По сравнению с Wi-Fi 7, который имеет максимальную теоретическую скорость до 30 Гбит/с, и 5G mmWave с верхней границей до 5 Гбит/с, новая разработка калифорнийских ученых выходит на уровень оптоволоконных каналов в дата-центрах, где обычно применяются скорости около 100 Гбит/с. Результаты своей работы команда опубликовала в двух статьях журнала IEEE Journal of Solid-State Circuits. Ученые подробно описали архитектуру «bits-to-antenna» для передатчика и «antenna-to-bits» для приемника. Это позволяет обрабатывать аналоговые сигналы напрямую, без классического цифрового преобразования, что значительно повышает эффективность системы.
Ведущий автор проекта, Цзисун Ван, подчеркивает, что в настоящее время регуляторные органы и стандартизационные комитеты 6G активно рассматривают диапазон частот свыше 100 ГГц как будущий этап развития беспроводной связи. Однако традиционные цифро-аналоговые преобразователи (DAC) в таких системах становятся все более сложными и потребляют чрезмерно много энергии — так называемое «DAC-узкое место».
Инновации в схемотехнике и потенциал для массового внедрения
Чтобы преодолеть это ограничение, команда вместо одного мощного DAC использовала три синхронизированных подпередатчика, благодаря чему вся система потребляет лишь 230 мВт энергии. Для сравнения, традиционный DAC, способный работать на такой скорости, требует нескольких ватт, что делает невозможным использование технологии в мобильных устройствах.
«Если бы мы остались в рамках традиционных подходов, аккумулятор следующего поколения устройств разряжался бы за считанные минуты. Наше решение — выполнять сложные вычисления в аналоговой области, а не в энергоемкой цифровой».
Еще одним преимуществом разработки является производство чипа по 22-нм техпроцессу с использованием полностью обедненного кремния на изоляторе (FD-SOI). Это значительно упрощает и удешевляет производство по сравнению с передовыми техпроцессами, которые используют такие компании, как TSMC, Samsung или Intel. Такой подход повышает реалистичность массового внедрения технологии в потребительские устройства.
Исследователи рассматривают собственную разработку как перспективную альтернативу многокилометровым кабельным сетям в дата-центрах. Возможность передавать данные на таких скоростях без проводов позволяет оптимизировать затраты на развертывание и обслуживание ИТ-инфраструктуры.
В то же время существуют и определенные ограничения — даже современные 5G mmWave-системы (до 71 ГГц) имеют радиус действия не более 300 метров. Для частоты 140 ГГц покрытие будет еще меньшим, так что для полноценной работы в будущих городах потребуется плотная сеть сверхбыстрых базовых станций.