MIT ученые создали рекордную мощную Terahertz Microchip

Ученые из Массачусетского технологического института (Грань) Мечта об использовании терагерц волн к реальности, представляя устройство, способное генерировать мощное терагерц -излучение непосредственно на микрочипе.

Волны Terahe, которые расположены между микроволновыми печами и инфракрасным светом, могут не только передавать огромные объемы данных в будущие сети 6G, но также проникают в плотные материалы, такие как x -Rays, но и без опасного ионизирующего эффекта. Проблема заключается в том, что их высокая частота позволяет передавать больше информации, но она также создает проблемы: волны быстро поглощаются водяным парами, теряемыми в обычных электронных материалах, таких как медь, и методы их создания часто являются громоздкими или с низкой мощностью.

Эта проблема особенно актуальна при проектировании чипов, так как разница в диэлектрической постоянной между кремниевым и воздухом приводит к значительному воздействию волн на границе раздела. Один из традиционных подходов — использование кремниевых линз для улучшения излучения было неэффективным из -за высокой стоимости и значительного размера этих элементов.

Чтобы обойти эту проблему, исследователи разработали специальную перфорированную пластину, размещенную на задней части чипа.

Эта структура, состоящая из кремниевых элементов и воздушных зазоров, имеет промежуточную диэлектрическую постоянную, которая позволяет волнам двигаться более свободно от кремния к воздуху и минимизировать потери.

Новое устройство включает в себя интегрированные усилители, за которыми следует размножение частоты, удвоенные частоты и широкополосные антенны, что позволяет работать в диапазоне от 232 до 260 ГГц. Использование мощных транзисторов Intel с напряжением до 6,3 вольт и частот до 290 ГГц обеспечивает пиковую мощность 11,1 дБм-A, которое превышает результаты таких решений в диапазоне 200-300 ГГц. Такой чип с использованием технологии CMOS и с дешевыми и масштабами перфорированной пластины может использоваться в радарных изображениях с высокой оценкой, широкополосной беспроводной связи и даже в современной медицинской диагностике.

Несмотря на этот успех, проблемы, связанные с контролем температуры и плотности тока, которые могут сократить срок службы транзистора, и рассеивание тепла станет еще большей проблемой с увеличением масштаба системы. Тем не менее, исследователи уверены, что с развитием технологий и улучшения в системах охлаждения эти проблемы могут быть преодолены в течение следующих двух -четырех лет. Эксперты отмечают, что этот прорыв в высокочастотной электронике открывает новые возможности для дальнейшего развития технологий, даже несмотря на существующие физические ограничения, связанные с характеристиками транзисторов и потерь при подключении.