Микроэлектроника. 6G: В Японии разрабатывают терагерцовый передатчик

MForum.ru

Микроэлектроника. 6G: В Японии разрабатывают терагерцовый передатчик

26.02.2024, MForum.ru


Ученые из Tokyo Tech разработали конструкцию передатчика с фазированной решеткой для диапазона 300 ГГц. Об этом сегодня сообщает techxplore. Особенность разработки - эффективное использование площади, низкое энергопотребление и высокая скорость передачи данных. Такие особенности могут позволить создать на его основе различные технологические приложения, включая возможности "просвечивания" человеческого тела, радаров, беспроводной связи 6G, различных датчиков.

Сегодня частоты выше 250 ГГц в мире, как правило, остаются нераспределенными. Вместе с тем, атмосфера планеты на этих частотах отличается сравнительно небольшим поглощением электромагнитного излучения, что обеспечивает потенциал чрезвычайно высоких скоростей передачи данных.

 



Микрофотография чипа передатчика. Размер - менее 10 кв.мм. Источник: Токийский технологический институт

 

Поскольку электромагнитные волны при распространении при удалении от источника быстро затухают, от передатчика важно добиваться способности формировать высокую плотность мощности радиолуча. В последние годы появлялись различные решения, но в передатчиках на основе традиционных КМОП-технологий не получалось добиться одновременно высокой выходной мощности сигнала при небольшой занимаемой на кристалле площади.

Исследовательская группа под руководством профессора Кеничи Окада (Kenichi Okada) из Токийского технологического института (Tokyo Tech) и корпорации NTT недавно разработали передатчик для диапазона 300 ГГц, который выгодно отличается параметрами. Результаты будут представлены на Международной конференции по твердотельным схемам IEEE 2024.

Предлагаемое решение - это передатчик, интегрированный с фазированной антенной решеткой, состоящей из 64 излучающих элементов, объединенных в 16 ИС, каждая из которых обслуживает 4 антенны. Элементы устройства расположены в объеме, за счет использования пакета печатных плат. Это позволяет с помощью передатчика формировать СВЧ луч, управляемый как по вертикали, так и по горизонтали. Если достаточно быстро управлять таким лучом, можно эффективно работать с множеством приемников, на которые требуется доставить цифровой сигнал.

 



Компактный передатчик с фазированной решеткой и встроенными антеннами. Благодаря выбранной топологии и компоновке схемы, предлагаемые микросхемы передатчиков могут быть объединены в массив из 64 элементов, занимающий минимальный объем. Источник: Токийский технологический институт

 

В разработке используются так называемые антенны Вивальди. Особенность этих антенн в том, что они отлично подходят для СВЧ, работают в широком диапазоне частот, их можно формировать непосредственно на поверхности полупроводникового кристалла, при этом они показывают высокую эффективность в передаче сигнала. Другая особенность решения - использование архитектуры PA-last, когда усилитель мощности расположен в конце приемного или передающего тракта. В частности, в передатчике, производится усиление уже обработанного и подготовленного к излучению сигнала непосредственно перед антенной. Это приводит к росту эффективности работы передатчика. Исследователи также постарались справиться с такими известными проблемами традиционной схемотехники КМОП, как высокое сопротивление затвора и большие паразитные емкости. В рамках борьбы с этими явлениями, были добавлены дополнительные пути стока и переходные отверстия, а также изменена геометрия узлов, причем элементы размещены между слоями металла.

По сравнению со стандартной архитектурой транзистора, в предлагаемой схеме уменьшены паразитное сопротивление и емкость транзистора", - отмечает профессор Окада. "Эти меры позволили увеличить с 250 ГГц до 300 ГГц граничную частоту усиления транзистора (transistor-gain corner frequency).

Кроме этих инноваций, команда разработала и испытала многокаскадный усилитель мощности, способный работать с частотами 300 ГГц, который будет использовать каждая антенна. За счет точного согласования импеданса между каскадами, усилители демонстрируют выдающиеся характеристики. По заявлению проф. Окады предлагаемые усилители мощности показывают усиление более 20 дБ в диапазоне 237-267 ГГц с крутой частотой среза (sharp cut-off frequency), что обеспечивает высокую селективность, позволяя эффективно защищаться от помех.

Предложенный усилитель имеет коэффициент шума 15 дБ в диапазоне 300 ГГц. В тестах была достигнута скорость передачи 108 Гб/c, что заметно больше, чем удавалось получить в других разработках передатчиков для этого диапазона. 

Завершая описание разработки, стоит отметить эффективно используемую площадь разработки по сравнению с другими конструкциями на базе КМОП, а также ее низкое энергопотребление, что, как ожидается, позволит применять ее для различных миниатюрных приложений, которые должны работать с ограниченными по мощности источниками энергии. Учитывая возможность применения хорошо технологически отработанной КМОП-технологии и миниатюрные размеры разработки, ее в теории нетрудно и недорого можно будет производить серийно. 

--

За новостями телекома и IT удобно следить в телеграм-канале abloud62. Региональные новости и анонсы пресс-релизов вы найдете в канале abloudRealTime, также подключайтесь к каналу Бойко про телеком ВКонтакте

теги: микроэлектроника 6G шестое поколение терагерцовый терагерцевый терагерцы радиоэлектроника приемопередатчики фазированные антенные решетки 

-- 

© Алексей Бойко, MForum.ru


Публикации по теме:

27.07.2026. Американские исследователи объединили на одном фотонном чипе несколько функций по работе с терагерцевыми технологиями



Поиск по сайту:


Колонка редактора

22.10. Samsung Electro-Mechanics получила инвестиции в размере $2,8 млрд от американских производителей электроники

22.10. Компания Texas Instruments прогнозирует выручку за 4q2026 выше ожиданий аналитиков

22.10. Samsung и SK Hynix модернизируют свои предприятия в Китае

22.10. «Аквариус» выходит на рынок Wi-Fi оборудования и ПО корпоративных беспроводных сетей

22.10. Speedcast и Soya IT Marine Solutions успешно завершили масштабную модернизацию цифровой связи на 41 судне типа RoRo

22.10. РКН поделилось данными о числе РЭС 5G в России

22.10. МТС отмечает рост спроса на видеонаблюдение на Ставрополье

22.10. МТС усилила сеть в Шимановске Амурской области

22.10. НИИМА «Прогресс» подал иск к Минпромторгу

21.10. Билайн и Binrobi предложат абонентам услуги связи, не требующие платежей

21.10. SpaceX показала улучшение финансовых показателей и готовится к запуску услуг D2D в начале 2028 года

21.10. T2 перевел в режим поддержки 5G 4093 объекта – данные РКН

21.10. Xona делает шаг к собственной навигационной сети: шесть спутников Pulsar выведены на LEO орбиту

21.10. МТС начала предоставлять услуги 5G 2100 МГц в отдельных районах Иркутска

21.10. Представители отрасли предлагают "откатить" ужесточение параллельного импорта

Все статьи >>


Новости

22.10. iPhone 18 получит новый дизайн камеры

22.10. Redmi Band 4 представлен в Китае – 21 день автономности и 5ATM за 169 юаней

22.10. Появились данные о Huawei Mate X8 – запуск в ноябре и новый чип Kirin

21.10. Coolpad Cool X Wide – первый широкоформатный смартфон бренда

21.10. Утечка об Oppo Reno X указывает на батарею 8000 мАч и двойную 200-МП камеру

21.10. Doogee Note60 W – широкоформатный смартфон в стиле Huawei Pura X View

20.10. HMD Vibe 2 Max раскрыт в утечке: 108 МП, 120 Гц и батарея 6000 мАч

20.10. Redmi K100 с батареей 10 000 мАч и Snapdragon 8 Elite выйдет 28 октября

20.10. Samsung Galaxy F70 5G с Exynos 1330 и 120 Гц оценен за 19 999 рупий

20.10. Apple работает над новым iPad mini – в базе регулятора появился чехол Smart Folio

19.10. Раскрыта емкость батареи Moto G47 Power

19.10. Tecno представила Spark 50s и Spark 50C – две новые модели с 120 Гц

19.10. OnePlus Ace 7 и Ace 7 Pro получат 200-МП камеры и перископ

19.10. Samsung может вернуть Exynos 2700 в Galaxy S27 Ultra из-за перегрева Snapdragon

16.10. Появились первые утечки о камерах Samsung Galaxy A58

16.10. HMD планирует уйти с некоторых рынков и сократить глобальное производство

16.10. Samsung начинает распространять обновление One UI 9 для Galaxy A27 и A37

16.10. Раскрыты подробности о 2K 185 Гц дисплее и игровых функциях iQOO Neo12

15.10. itel City 300 5G – 5G-смартфон с экраном 120 Гц за 14 999 рупий

15.10. Раскрыт список совместимых устройств и график обновления до Nothing OS 5.0