تیمی تحقیقاتی تراشه فوتونیکی مایکروویو ساخته است که پردازش سیگنال الکترونیکی آنالوگ را 1000 برابر سریع‌تر انجام و بازده انرژی بیشتری ارائه می‌دهد.
به‌گزارش تکناک، تیمی از محققان به‌رهبری پروفسور وانگ چنگ از دانشکده مهندسی برق (EE) در دانشگاه شهری هنگ‌کنگ (CityUHK)، تراشه فوتونیکی مایکروویو پیشرو در جهان ساخته‌اند که پردازش و محاسبات سیگنال الکترونیکی آنالوگ را با استفاده از نور بسیار سریع انجام می‌دهد.
این تراشه فوتونیکی که 1000 برابر سریع‌تر از پردازنده الکترونیکی سنتی است و انرژی کمتری مصرف می‌کند، کاربردهای گسترده‌ای از‌جمله سیستم‌های ارتباطی بی‌سیم 5G/6G، سیستم‌های رادار با رزولوشن خیره‌کننده، هوش مصنوعی، بینایی کامپیوتر و پردازش تصویر و ویدئو را پوشش می‌دهد.
یافته‌های تحقیقاتی این تیم در مجله علمی Nature با عنوان «موتور پردازش فوتونیکی مایکروویو لیتیوم نیوبات یکپارچه» منتشر شد. این تحقیقی مشترک با دانشگاه چینی هنگ‌کنگ (CUHK) است.
فهرست مطالب
مقابله با مشکلات ارتباطات پیشرفته
به‌نقل از وب‌سایت Scitechdaily، رشد سریع شبکه‌های بی‌سیم و اینترنت اشیاء و سرویس‌های مبتنی‌بر ابر، تقاضای زیادی روی سیستم‌های فرکانس رادیویی زیربنایی ایجاد کرده است. فناوری فوتونیک مایکروویو (MWP) که از اجزای نوری برای تولید و انتقال و دست‌کاری سیگنال مایکروویو استفاده می‌کند، راه‌حل‌های مؤثری برای این مشکلات ارائه می‌دهد. با‌این‌حال، سیستم‌های یکپارچه MWP برای دستیابی هم‌زمان به پردازش سیگنال آنالوگ با سرعت بسیار زیاد با ادغام در سطح تراشه و مصرف انرژی کم تلاش کرده‌اند.
پروفسور وانگ توضیح داد:
برای مقابله با این مشکلات، تیم ما سیستم MWP را توسعه داد که تبدیل الکترواپتیکی (EO) فوق‌سریع را با پردازش سیگنال چند‌منظوره با اتلاف کم روی تراشه‌ای یکپارچه ترکیب می‌کند که قبلاً به‌دست نیامده بود.
چنین عملکردی به‌واسطه موتور پردازش MWP یکپارچه بر‌اساس پلتفرم لیتیوم نیوبات (LN) لایه نازک امکان‌پذیر می‌شود که وظایف پردازش و محاسبات چند‌منظوره سیگنال‌های آنالوگ را می‌تواند انجام دهد.
فنگ هانکه، دانشجوی دکتری رشته مهندسی برق و نویسنده اول مقاله گفت:
این تراشه فوتونیکی می‌تواند محاسبات آنالوگ با سرعت زیاد با پهنای باند پردازش بسیار گسترده 67 گیگاهرتز و دقت محاسبات عالی انجام دهد.
پیش‌گامان فوتونیک نیوبات لیتیوم
این تیم چندین سال است که به تحقیق درباره پلتفرم فوتونیک یکپارچه LN اختصاص دارد. در سال 2018، همکاران دانشگاه هاروارد و آزمایشگاه‌های نوکیا بل اولین مدولاتورهای الکترواپتیک یکپارچه سازگار با CMOS (نیمه‌هادی اکسید فلز مکمل) را در پلتفرم LN توسعه دادند که پایه‌ای برای پیشرفت‌های تحقیقاتی فعلی شد. LN به‌دلیل اهمیتش در فوتونیک، «سیلیکون فوتونیک» نامیده می‌شود که می‌توان آن را با سیلیکون در میکروالکترونیک مقایسه کرد.
کار آنها زمینه تحقیقاتی جدیدی را به نام فوتونیک مایکروویو LN می‌گشاید که تراشه فوتونیکی مایکروویو با اندازه‌های فشرده و وفاداری سیگنال فراوان و تأخیر کم را امکان‌پذیر می‌کند. همچنین، موتور پردازش و محاسبات الکترونیکی آنالوگ در مقیاس تراشه را نشان می‌دهد.
