⭐ נקודות עיקריות
- חוקרים פיתחו שבב 6G אלחוטי המגיע למהירות של 120Gbps.
- הטכנולוגיה מהירה פי 24 מרשתות 5G ומשתווה לסיבים אופטיים.
- שימוש בעיבוד אנלוגי מאפשר צריכת חשמל נמוכה המתאימה למובייל.
- הפיתוח מיועד ליישומי 6G, חוות שרתים ומחשוב קצה.
קבוצת חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה באירוויין (UC Irvine) חשפה פיתוח חדשני שעשוי לשנות את פני התקשורת האלחוטית העתידית: שבב משדר-מקלט (Transceiver) המסוגל להעביר נתונים במהירות של 120Gbps.
הפיתוח החדש, שפורסם בכתב העת IEEE Journal of Solid-State Circuits, מציג ארכיטקטורה היברידית העוקפת את המגבלות של הרשתות הקיימות ומציעה ביצועים המתקרבים לאלו של סיבים אופטיים פיזיים, אך ללא הכבלים.
הכירו את ה”סיב האופטי האלחוטי”
החוקרים מכנים את הטכנולוגיה החדשה “סיב אופטי אלחוטי” (Wireless fiber patch cord), כאשר השבב החדש פועל בטווח התדרים של 140GHz, המכונה גם תחום ה-F-band.
תחום תדרים זה נמצא הרבה מעל לתקני ה-5G mmWave המוכרים כיום, ומיועד להוות את הבסיס לרשתות הדור השישי (6G) ולתקנים עתידיים.
המטרה המרכזית של הפיתוח היא לאפשר העברת נתונים ברוחב פס עצום, אשר ישנה את האופן שבו מכונות, רובוטים ומרכזי נתונים מתקשרים ביניהם.
ארכיטקטורה וטכנולוגיה
החידוש המשמעותי ביותר בפיתוח השבב טמון בשינוי גישה הנדסי. משדרים קונבנציונליים המשתמשים בממירים דיגיטליים-לאנלוגיים (DAC) צורכים כמויות אדירות של אנרגיה ונתקלים בצוואר בקבוק בביצועים כאשר מנסים להגיע למהירויות גבוהות.
כדי לפתור זאת, צוות החוקרים פיתח ארכיטקטורה המבצעת את העיבוד המורכב במישור האנלוגי במקום במישור הדיגיטלי.
המשדר החדש, המכונה “Bits-to-Antenna”, מייצר את האותות ישירות בתדר הרדיו, בעוד המקלט (“Antenna-to-Bits”) מפרק את האותות בצורה היררכית לפני שהם הופכים לדיגיטליים.
מלבד העברת מידע במהירות גבוהה, השבב מציע צריכה חשמלית נמוכה במיוחד של 230mW. יעילות אנרגטית זו הופכת את הטכנולוגיה לרלוונטית לא רק עבור תשתיות כבדות, אלא פותחת פתח לשילוב עתידי במכשירים ניידים ואביזרי מחשוב קצה, זאת בניגוד לטכנולוגיות שידור קיימות בתדרים גבוהים הצורכים מספר וואט בזמן שימוש.
השבב עצמו יוצר בטכנולוגיית 22nm (FD-SOI), תהליך ייצור ותיק יחסית וזול משמעותית בהשוואה לתהליכי ה-2nm המתקדמים של TSMC או סמסונג. עובדה זו עשויה להקל מאוד על ייצור המוני ואימוץ רחב של הטכנולוגיה בעתיד.
ביצועים
על פי הנתונים שפרסמו החוקרים, המערכת מסוגלת להגיע למהירות של 120Gbps. לשם השוואה, מדובר במהירות גבוהה פי 24 מחיבורי 5G mmWave המוגבלים תיאורטית לכ-5Gbps, ופי 4 מתקן ה-WiFi 7 המהיר ביותר הזמין כיום (עד 30Gbps תיאורטית).
מהירות זו מאפשרת העברת מידע בקצב של כ-15GB/s, נתון המקביל לביצועים של רוב הסיבים האופטיים המשמשים כיום בחוות שרתים. החוקרים ציינו כי מהירות זו מספיקה להעברת מספר סרטי 4K כמעט באופן מיידי.
שימושים ותרחישים
היישום המיידי והברור ביותר לטכנולוגיה הוא במרכזי נתונים (Data Centers). החלפת כבלי הנחושת והסיבים המורכבים בקישורים אלחוטיים מהירים בין שרתים יכולה לחסוך עלויות משמעותיות בחומרה, קירור ותחזוקה.
בנוסף, הטכנולוגיה מהווה אבן דרך בפריסת רשתות 6G וערים חכמות. עם זאת, חשוב לציין כי בדומה לטכנולוגיית ה-mmWave הקיימת, הטווח של תדרים אלו מוגבל יחסית (ככל הנראה פחות מ-300 מטרים), מה שידרוש פריסה צפופה של אנטנות או שימוש בתוך מבנים סגורים.
זמינות
נכון לרגע זה, מדובר בפיתוח מחקרי בלבד. החוקרים הציגו אב-טיפוס עובד, אך הדרך ליישום מסחרי במוצרי צריכה עדיין דורשת זמן, תקינה ופיתוח נוסף.
עם זאת, השימוש בטכנולוגיות ייצור סטנדרטיות מרמז על פוטנציאל גבוה לייצור המוני בעתיד הלא רחוק.
