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

11.11. МегаФон и МТС объявляют совместную позицию по вопросам текущего взаимодействия с банками

11.11. Российские корпоративные клиенты всё охотнее рекомендуют отечественную технику

11.11. Microsoft давит на администрацию президента США, выступая против запрета импорта чипов из Китая

11.11. МТС включила сеть LTE на склонах горнолыжного комплекса «Снегорка»

10.11. Обвинения в шпионаже вокруг Nvidia могут завершиться принятием законов, еще более ограничивающих доступ Китая к ИИ-чипам и современному оборудованию для их производства

10.11. Странная сделка в Японии – Mitsui Chemical покупает бизнес JSR

10.11. Infineon больше не может расширять мощности по производству чипов без «форвардных контрактов»

10.11. Билайн обеспечил мобильную связь на речном маршруте в Москве

10.11. Эйфелева башня и центральный парк Волгограда получили обновленную сеть МТС

10.11. МегаФон четвёртый год подряд стал «платиновым» работодателем

10.11. МТС улучшила покрытие в Ворсме Нижегородской области

09.11. Nexperia подала иск в Нидерландах против своего китайского владельца Wingtech и основателя компании

09.11. В Москве почти 9 тысяч наземных опор связи. Почему город в нижней десятке рейтинга TelecomSpot?

09.11. eSIM от Билайна - мобильный интернет в 164 странах

09.11. В Индии готовят регуляторику для массовой D2D сотово-спутниковой связи

Все статьи >>


Новости

11.11. Утечка раскрыла ёмкость батарей и общие черты iPhone 18 и 18e

11.11. OnePlus 17 может войти в число широкоэкранных флагманов 2027 года

11.11. В сети появились макеты iPhone Air 2 и iPhone 18

10.11. Oppo Pad Air6 с 12.1" экраном 120 Гц и Dimensity 7360 Super представлен официально

10.11. Bixby в One UI 9.5 получит автоматические задачи

10.11. Vivo работает над серийным АКБ ёмкостью 11 970 мАч

09.11. Серия Huawei Nova 17 получит 200-МП камеру и новые дисплеи

09.11. Realme 17 Pro – утечка указывает на батарею емкостью 10 000 мАч и Dimensity 7300

09.11. Утечка о Xiaomi 18 подтверждает 100-ваттную зарядку

06.11. Motorola представила Moto Watch 2 Fit и Moto Buds 2 Ultra

06.11. Motorola Signature 27 с АКБ 7000 мАч и 200-МП перископом представлен официально

05.11. Honor готовит смартфон с батареей 14 000–15 000 мАч

05.11. Утечка показывает дизайн в стиле Pixel 11 Pro Fold

05.11. Утечка о Samsung Galaxy A38 раскрыла батарею 6000 мАч

04.11. Утечка раскрыла характеристики и сроки выхода iPhone 18, 18e и Air 2

04.11. Утечка о Redmi Turbo 6 Max указывает на 7-дюймовый 2K-экран частотой 185 Гц

04.11. Vivo Y32 5G – АКБ 8000 мАч, Snapdragon 4 Gen 2 и защита IP69

04.11. OnePlus Turbo 6Vs представлен в Китае – тот же Turbo 6V в новом цвете

03.11. Redmi M100 Pro с Dimensity 7300-Ultra и тройной камерой представлен в Китае

03.11. Rogbid Model R5 – смарт-часы на полноценном Android с SIM-картой за $129.99