ساخت تراشه‌ای نوری که راه را برای فناوری 6G هموار می‌کند

این پژوهش که در نشریه نیچر کامیونیکیشنز منتشر شده است، طرح تراشه‌های مخابراتی را ارائه می‌دهد که برای رادارهای پیشرفته، سیستم‌های ماهواره‌ای، شبکه‌های بی‌سیم پیشرفته (وای‌فای) و حتی نسل‌های 6G و 7G فناوری موبایل لازم است.

پژوهشگران با ادغام سازه‌های مبتنی بر نور یا فوتونیک روی صفحه مدار الکترونیکی، پهنای باند فرکانس رادیویی را به میزان چشمگیری افزایش دادند، و در عین حال در فرکانس‌های بالا بهبود دقت سیگنال مشاهده شد.  

آن‌ها این نمونه تراشه نیمه‌رسانا را در ابعاد ۵ میلیمتر در ۵ میلیمتر و با اتصال سازه‌های الکترونیک و فوتونیک روی یک زیرلایه سیلیکون ساختند، شبیه آجرهای لگو.  

دستگاه‌هایی که از شبکه‌های ۵جی استفاده می‌کنند، مانند گوشی‌های هوشمند، داده‌ها را در محدوده‌های متفاوت فرکانس رادیویی انتقال می‌دهند و دریافت می‌کنند‌ـ از باند پایین (زیر یک گیگاهرتز) گرفته تا باند بالا (۲۴ تا ۵۳ گیگاهرتز).
 

فرکانس‌های بالاتر به‌دلیل ظرفیت انرژی بیشتر طول موج‌های کوتاه‌تر، افزایش سرعت را امکان‌پذیر می‌کنند، اما احتمال تداخل بیشتر است. علتش این است که طول موج‌های کوتاه‌تر سعی می‌کنند از سطوح و اشیاء بزرگ‌تر نفوذ و عبور کنند، و علاوه بر این، دامنه سیگنال را کاهش می‌دهند.

شبکه 6G که انتظار می‌رود تا دهه ۲۰۳۰ فراگیر شود در فرکانس بالاتر عمل می‌کند، که از ۷ تا ۱۵ گیگاهرتز آغاز می‌شود.

با این حال، بالاترین باندهای 6G برای کاربردهای صنعتی باید بیش از ۱۰۰ گیگاهرتز باشد و احتمالا حتی به ۱۰۰۰ گیگاهرتز برسد و از لحاظ نظری، سرعتش می‌تواند به حداکثر ۱۰۰۰ گیگابایت در ثانیه برسد.

این یعنی باید تراشه‌های مخابراتی با پهنای باند فرکانس رادیویی بسیار بالاتر و فیلتر پیشرفته برای حذف تداخل در فرکانس‌های بالاتر ساخته شود. این جا است که مسئله ساختار تراشه مطرح می‌شود و فوتونیک در تراشه‌های نیمه‌رسانای مورد استفاده در دستگاه‌های 6G نقشی کلیدی بازی می‌کند.