Una arquitectura de chip, primera en su tipo, que utiliza componentes tanto electrónicos como luminosos, podría allanar el camino para la tecnología 6G. La investigación, publicada el 20 de noviembre en Nature Communications, ofrece un modelo para los chips de comunicaciones necesarios para radares avanzados, sistemas satelitales, redes inalámbricas avanzadas (Wi-Fi) e incluso generaciones futuras de tecnología móvil 6G y 7G.
Al integrar componentes fotónicos o basados en luz en una placa de circuito electrónico convencional, los investigadores aumentaron drásticamente el ancho de banda de radiofrecuencia (RF), al tiempo que demostraron una mayor precisión de la señal en altas frecuencias. Construyeron un prototipo funcional del chip semiconductor de red, que mide 5 por 5 milímetros, obteniendo una oblea de silicio y uniendo los componentes electrónicos y fotónicos, en forma de “chiplets”, como bloques de Lego.
Fundamentalmente, también mejoraron la forma en que los chips filtraban la información. Los transceptores inalámbricos envían datos y los filtros de microondas integrados en los chips convencionales bloquean las señales en el rango de frecuencia incorrecto. Los filtros fotónicos de microondas realizan la misma función para señales basadas en luz. Pero ha sido un gran desafío combinar componentes fotónicos y electrónicos, y filtros fotónicos de microondas eficaces, en un solo chip.
Pero al ajustar con precisión frecuencias específicas en bandas más altas, que tienden a estar saturadas, puede fluir más información a través del chip con mayor precisión, según el estudio. Esto es importante para las futuras tecnologías inalámbricas que dependerán de frecuencias más altas. Tienen longitudes de onda más cortas y, por tanto, pueden transportar más energía, lo que equivale a un mayor ancho de banda para los datos.
“Los filtros fotónicos de microondas desempeñan un papel crucial en las aplicaciones modernas de comunicación y radar, ofreciendo la flexibilidad de filtrar con precisión diferentes frecuencias, reduciendo la interferencia electromagnética y mejorando la calidad de la señal”, dijo el líder del equipo de investigación Ben Eggleton, vicerrector (investigación) de la Universidad de Sídney.
Los dispositivos que acceden a las redes 5G, como los teléfonos inteligentes, transmiten y reciben datos en diferentes rangos de radiofrecuencia, que van desde la banda baja (menos de un gigahercio) hasta la banda alta (24 a 53 GHz) en los EE. UU., dijo Verizon. Las frecuencias más altas permiten velocidades más rápidas debido a la mayor capacidad energética de las longitudes de onda más cortas, pero existe una mayor probabilidad de interferencia y obstrucción. Esto se debe a que las longitudes de onda más cortas tienen dificultades para atravesar superficies y objetos más grandes, lo que también reduce el alcance de la señal. Mientras tanto, las velocidades de datos 5G promedian 138 megabits por segundo en los EE. UU., según OpenSignal, y los operadores operan las redes en bandas que van de 2 a 4 GHz. 6G, que se espera que se generalice en la década de 2030, funcionará en una frecuencia más alta, desde 7 a 15 GHz, según la Asociación de Sistemas Globales para Comunicaciones Móviles (GSMA).
Sin embargo, las bandas más altas de 6G, para aplicaciones industriales, tendrán que estar por encima de los 100 Ghz y posiblemente incluso alcanzar los 1.000 GHz, según la Universidad de Liverpool, y las velocidades podrían alcanzar un máximo teórico de 1.000 gigabits por segundo. Esto significa que es necesario construir chips de comunicaciones con un ancho de banda de RF significativamente mayor y filtrado avanzado para eliminar la interferencia en estas frecuencias más altas. Aquí es donde entran los avances en la arquitectura de chips: la fotónica desempeña un papel clave en los chips semiconductores de red que se utilizarán para alimentar dispositivos 6G.
Fuente: Live Science.
