Завдяки фінансовій підтримці з боку DARPA зроблено прорив у сфері технологій бездротового зв’язку, що виводить передачу даних в інший вимір… У буквальному сенсі.
Дослідники зробили справжній прорив у сфері бездротового зв’язку, запропонувавши використовувати технологію напівпровідників для виробництва тривимірних процесорів, які, за їхніми словами, здатні значно покращити можливості передачі великих обсягів даних у світових масштабах.
Про інноваційну розробку, що стала можливою завдяки фінансовій підтримці з боку Агенції передових оборонних досліджень (DARPA), розповіли вчені з Університету Флориди, які стверджують, що вона може докорінним чином змінити чинний ландшафт бездротового зв’язку.
Наявні сьогодні засоби бездротового зв’язку використовують головним чином так звані планарні процесори, що є двовимірними структурами та, відповідно, мають обмеження, пов’язані із можливістю працювати в електромагнітному спектрі.
Підписуйтесь на Mediasat у Telegram: тут найцікавіші новини ТБ та телекому
Напівпровідники є унікальними матеріалами, які мають властивості електропровідності, що, як це видно з їхньої назви, лежать десь посередині між провідниками та ізоляторами. Рівень питомого опору, який властивий цим матеріалам, зазвичай залежить від температури, на відміну від аналогічних властивостей металів. Такі унікальні властивості дозволяють використовувати напівпровідники для розширення можливостей традиційних електричних компонентів.
І ось команді дослідників з Університету Флориди вдалося, як вони кажуть, використати властивості напівпровідників для виведення бездротового зв’язку у новий вимір в найбільш буквальному розумінні цих слів, створивши тривимірні процесори, здатні кардинально змінити майбутнє галузі та ефективність передачі даних.
За словами доктора Розбега Табрізіана, який очолював команду дослідників, розробка ними тривимірного процесора є надважливою подією в розвитку технологій бездротового зв’язку, і зокрема через зростання потреби у передачі інформації в режимі, наближеному до реального часу, а також через впровадження штучного інтелекту та інших інформаційних технологій.
«Здатність передавати дані більш ефективно та з більшою надійністю відкриє двері у світ нових можливостей», – відзначив Табрізіан, який є доцентом кафедри електротехніки та комп’ютерної інженерії Університету Флориди. Табрізіан додав, що ця технологія також має потенціал для «підживлення прогресу у таких секторах, як розвиток розумних міст, телемедицина та доповнена реальність».
Існуючі технології, що застосовуються в наших засобах зв’язку – таких, як смартфони, – передають інформацію, перетворюючи дані на електромагнітні хвилі, які потім поширюються серед мільярдів користувачів, і цей процес триває протягом усього дня. Для забезпечення ефективного та надійного процесу переміщення даних на різних частотах, використовуються спектральні процесори.
Однак, відзначає Табрізіан, навантаження на сектор технологій зв’язку майже сягнула позначки, що визначає максимальне навантаження даними, які можуть оброблятися, і причина такого стану речей не в останню чергу полягає в обмеженнях двовимірних планарних процесорів.
«Планарна структура процесорів перестала бути практичною, оскільки вона заганяє нас у тісні рамки, які формує дуже обмежений спектр частот», – нещодавно заявив Табрізіан. Додайте до цього зростання обсягів впровадження штучного інтелекту в різних сферах, а також інших технологій, які значно підвищують вимоги до технологій бездротової передачі.
Для Табрізіан і його колег відповіддю на цю головоломку стала розробка тривимірного наномеханічного резонатора, для створення якого вони скористалися методом так званої обробки комплементарного метал-оксид-напівпровідника (CMOS).
Тебрізіан і його команда використовували напівпровідникові технології в різних сферах, що дозволило їм успішно інтегрувати різноманітні процесори, які працюють на певних частотах, об’єднавши їх всі в одному чіпі.
Результатом стало дещо більше, ніж просто процесор, який може передавати бездротові дані в трьох вимірах: ці технології забезпечують продуктивність, яка сильно відрізняється від продуктивності їхніх двовимірних попередників, і за своєю суттю є масштабованими, займаючи при цьому менше місця, ніж теперішні технології
По суті, команді вдалося досягти такого результату завдяки створенню своєрідного спектрального процесора, відмінного від решти подібних продуктів.
Девід Арнольд, помічник завідувача відділу електротехніки та комп’ютерної інженерії та член команди Тебрізіана, відзначив, що запропонована ними технологія є по-справжньому революційною.
«Новий підхід, який запропонував застосовувати до багатодіапазонних радіочипсетів з гнучкою зміною частот доктор Тебрізіан, не лише вирішує величезну виробничу потребу, але також дозволяє розробникам створювати нові стратегії зв’язку в умовах дедалі більшої перевантаженості бездротових систем», – відзначив Арнольд у своїй заяві.
«Простіше кажучи, наші бездротові пристрої працюватимуть краще, швидше та безпечніше», – додав Арнольд.
Дослідження Тебрізіана та його команди було викладено в новій статті «Зображення схем у трьох вимірах», яка з’явилася в журналі Nature 20 лютого 2024 року.
