تراشه‌ای که دستیابی به 6G را فراهم می‌کند


این روزها بیشتر ما در حال استفاده از اینترنتی کمابیش 4G هستیم که کیفیت بهتری از اینترنت خانگی دارد اما گران‎تر است. هرچند اینترنت خانگی در بیشتر نقاط دنیا ارزان‎تر و پرسرعت‎تر است اما بیشتر ما به همین داده موبایل ساخته‎ایم؛ آن‎هم در شرایطی که اینترنت 5G در دنیا فراگیر شده است و روند فعلی می‎تواند تا نسل 6G هم پیش برود به خصوص با دستاوردهایی که اخیراً ساخته شده. ماجرا از این قرار است دانشمندان برای اولین بار تراشه‌ای ساخته‌اند که از سازه‌های الکترونیکی و نوری استفاده می‌کند و می‌تواند راه را برای فناوری 6G هموار کند.
به گزارش لایو ساینس، 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 میلی متر در ۵ میلی متر و با اتصال سازه‌های الکترونیک و فوتونیک روی یک زیرلایه سیلیکون ساختند، شبیه آجرهای لگو. دستگاه‌هایی که از شبکه‌های 5G استفاده می‌کنند، مانند گوشی‌های هوشمند، داده‌ها را در محدوده‌های متفاوت فرکانس رادیویی انتقال می‌دهند و دریافت می‌کنند 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 اشیای 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 جاست که مسئله ساختار تراشه مطرح می‌شود و فوتونیک در تراشه‌های نیمه‌رسانای مورد استفاده در دستگاه‌های 6G نقشی کلیدی بازی می‌کند.