為了使數(shù)據(jù)傳輸速度超過電信的第五代(5G)標(biāo)準(zhǔn)，新加坡南洋理工大學(xué)(NTU新加坡)和日本大阪大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)使用稱為光子拓?fù)浣^緣體的概念構(gòu)建了一種新芯片。

研究人員最近發(fā)表在《自然光子學(xué)》上的研究表明，他們的芯片可以傳輸太赫茲(THz)波，從而產(chǎn)生每秒11吉比特(Gbit / s)的數(shù)據(jù)速率，能夠支持4K 高清視頻的實(shí)時(shí)流傳輸。，并且超過了迄今為止5G無(wú)線通信的理論上限10 Gbit / s。

太赫茲波是電磁波頻譜的一部分，介于紅外光波和微波之間，被吹捧為高速無(wú)線通信的下一個(gè)前沿領(lǐng)域。

但是，在將THz波可靠地用于電信之前，需要解決一些基本挑戰(zhàn)。最大的兩個(gè)問題是傳統(tǒng)波導(dǎo)(如晶體或中空電纜)中發(fā)現(xiàn)的材料缺陷和傳輸錯(cuò)誤率。

使用光子拓?fù)浣^緣體(PTI)克服了這些問題，該技術(shù)允許在絕緣子的表面和邊緣上傳導(dǎo)光波，類似于在鐵路上行駛的火車，而不是穿過材料。

當(dāng)光沿著光子拓?fù)浣^緣體傳播時(shí)，可以將其重定向到尖角附近，并且其流將不受材料缺陷的干擾。

通過設(shè)計(jì)一個(gè)帶有成排的三角形孔的小型硅芯片，使小三角形指向與大三角形相反的方向，光波將得到“拓?fù)浔Ｗo(hù)”。

這款全硅芯片證明了它可以無(wú)誤傳輸信號(hào)，同時(shí)以11吉比特/秒的速度繞10個(gè)尖角傳送太赫茲波，從而避免了硅制造過程中可能引入的任何材料缺陷。

該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人，南大副教授蘭揚(yáng)·辛格說，這是太赫茲光譜區(qū)域首次實(shí)現(xiàn)PTI，這證明了先前的理論概念在現(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(將電路中各個(gè)組件連接的結(jié)構(gòu))集成到無(wú)線通信設(shè)備中鋪平道路，從而為下一代“ 6G”通信提供前所未有的每秒TB的速度(10到100是5G的兩倍)。

“隨著第四次工業(yè)革命和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(包括智能設(shè)備，遠(yuǎn)程攝像頭和傳感器)的迅速采用，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要無(wú)線處理大量數(shù)據(jù)，并依靠通信網(wǎng)絡(luò)來提供超高速和低延遲。”辛格副教授解釋說。

“通過采用太赫茲技術(shù)，它可以潛在地促進(jìn)芯片內(nèi)和芯片間通信，以支持人工智能和基于云的技術(shù)，例如互聯(lián)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，更好地導(dǎo)航并避免發(fā)生事故。”

該項(xiàng)目花了兩年時(shí)間，由大阪大學(xué)的NTU團(tuán)隊(duì)及其合作者以藤田正幸教授為首，進(jìn)行了設(shè)計(jì)，制造和測(cè)試。

辛格教授認(rèn)為，通過使用當(dāng)前的硅制造工藝設(shè)計(jì)和生產(chǎn)小型化平臺(tái)，他們的新型高速太赫茲互連芯片將很容易集成到電子和光子電路設(shè)計(jì)中，并將有助于將來太赫茲的廣泛采用。

太赫茲互連技術(shù)的潛在應(yīng)用領(lǐng)域?qū)〝?shù)據(jù)中心，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，大型多核CPU(計(jì)算芯片)和遠(yuǎn)程通信，包括電信和Wi-Fi等無(wú)線通信。