Немецкие ученые разработали кремниево-германиевый чип, который по одному каналу обрабатывает более 500 гигабит в секунду. В многоканальных конфигурациях скорость может превышать 100 терабит в секунду, что открывает новые возможности для систем связи, искусственного интеллекта и облачной инфраструктуры.
Устройство демонстрирует самую высокую в мире суммарную частоту дискретизации и полосу пропускания в схеме «след-удержание» (track-and-hold), которая является ключевым компонентом для преобразования аналоговых сигналов в цифровые данные. Микросхема способна улавливать чрезвычайно быстро меняющиеся сигналы и обрабатывать их в реальном времени.
По заявлению ученых, система может передавать более 500 гигабит в секунду по одному каналу с использованием квадратурной амплитудной модуляции, а в многоканальных конфигурациях скорость способна превышать 100 терабит в секунду, что особенно важно для сетей дальней связи.
В новой конструкции сочетание кремния и германия обеспечивает более высокую скорость переключения при сниженном энергопотреблении. Одновременное улучшение полосы пропускания и частоты дискретизации традиционно представляло техническую сложность, и исследователи целенаправленно оптимизировали оба параметра.
Как пояснили авторы исследования, трансиверы выступают связующим звеном между аналоговой и цифровой связью, совмещая передачу данных и прием сигналов извне. Повышенная пропускная способность напрямую влияет на производительность серверов, облачных систем и центров обработки данных.
При разработке чипа команда столкнулась с серьезной проблемой: чрезвычайно высокие частоты требовали исключительной точности измерений. Даже малейшие ошибки приводили к разрушительным отражениям и фазовому шуму. Для решения этой задачи разработчики применили трудоемкое электромагнитное 3D-моделирование. В итоге созданный чип оказался настолько совершенным, что довел до предела возможности доступных измерительных технологий.
Разработка уже может быть использована в сетях 5G и 6G, беспилотных автомобилях, высокоскоростных датчиках и системах ИИ, где высокая пропускная способность предотвращает узкие места при обработке больших данных.
Читайте также: «Физики создают квантовый компьютер размером с монету на магнонах».