120Gbps！無線芯片速度新突破

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利用這款芯片，數據中心運營商可以實現超高速無線鏈路，從而節省硬件、冷卻和電力成本。

加州大學爾灣分校的研究人員開發出一種140 GHz的無線芯片，能夠以媲美光纖的速度支持向6G及更先進的傳輸協議的過渡。據該大學新聞稿稱，研究人員將數字信號處理和模擬信號處理相結合，實現了這一目標。

這款芯片的研發工作從 2020 年就開始了。由加州大學歐文分校電氣工程與計算機科學教授 Payam Heydari 領導的研究團隊早就意識到，傳統芯片的性能很快就會達到瓶頸。

“我們意識到，為了達到難以企及的每秒 100 吉比特的里程碑——這是當前無線設備速度的 100 倍——而不燒毀芯片，我們必須從根本上重新思考電路拓撲結構，”海達里在一份新聞稿中說道。

構建新的收發器

從事無線設備研究的研究人員都清楚，隨著無線傳輸速度的提升，處理數據所需的能量會呈指數級增長。如果未來的收發器沿用相同的架構，電池續航時間也需要相應提升，否則設備會立即耗盡電量。

現代發射器利用數模轉換器（DAC）產生信號。對于6G及更高頻率的網絡，這些發射器必須工作在100GHz以上的頻率，這不僅極其復雜，而且功耗極高。研究人員稱之為DAC瓶頸。

Heydari 的團隊通過使用三個同步子發射器直接在射頻域構建信號，消除了數模轉換器 (DAC) 的瓶頸。這種被稱為射頻域 64QAM 的技術，使芯片能夠發送更多數據而不會過熱，從而顯著提高效率。

分層模擬解調

然而，這僅僅解決了部分問題。接收器也需要使用模數轉換器將接收到的數據轉換成數字形式。在極高的速度下，會遇到采樣瓶頸，這會消耗大量功率，使其無法應用于智能手機等設備。因此，該團隊還開發了一種更智能的接收器。

“我們開發了一種稱為分層模擬解調的技術，”尤西夫·哈薩姆解釋說，他曾是加州大學歐文分校的博士后研究員，現在在高通公司工作。

“通過在模擬域中對信號進行分層分解，在數字化之前剝離復雜的數據層，我們僅需通常所需功率的一小部分即可提取數據。”

該團隊設計的新型接收器芯片采用 22 納米工藝，功耗僅為 230 毫瓦。除了支持 140 GHz 頻段的傳輸外，該芯片的架構還支持大規模生產，從而能夠實現大規模應用。

“我們稱這項技術為‘無線光纖跳線’，因為它無需物理電纜即可提供光纖的極速傳輸。”海達里說道。

“通過在 F 頻段（遠高于當前 5G 標準的頻率范圍）運行，我們可以提供巨大的帶寬，這將改變機器、機器人和數據中心之間的通信方式。”

他補充道：“我們的創新技術無需在數據中心內鋪設數英里的復雜銅線。數據中心運營商可以在服務器機架之間建立超高速無線鏈路，從而大幅節省硬件、冷卻和電力成本。”

https://interestingengineering.com/innovation/uc-irvines-wireless-chip-high-speed

（來源：編譯自interestingengineering）

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