Tại Hội thảo IEEE 2024, diễn ra từ ngày 16-20/6/2024 tại Honolulu, Mỹ, Giáo sư Kenichi Okada và các cộng sự tại Viện Công nghệ Tokyo đã hợp tác với Viện Công nghệ Thông tin và Truyền thông Quốc gia đã công bố kết quả nghiên cứu và phát triển chip thu phát sóng không dây sử dụng băng tần D mới theo quy trình 65 nm và công nghệ CMOS (bán dẫn oxit kim loại bổ sung silicon).
Theo báo cáo từ Viện Công nghệ và Truyền thông Quốc gia Nhật Bản và Đại học Công nghệ Tokyo, một loại chip thu phát băng tần D (D-band) mới sử dụng công nghệ bán dẫn oxit kim loại bổ sung silicon (CMOS) với băng thông 56GHz đã đạt tốc độ truyền tải không dây nhanh nhất thế giới lên tới 640Gbps.
Để xử lý lượng dữ liệu ngày càng tăng với tốc độ nhanh hơn, các hệ thống không dây cần hoạt động ở dải băng tần cao hơn. Hệ thống 5G hiện tại có thể cung cấp tốc độ lên tới 10Gbps, hoạt động trong dải tần từ 24 đến 47GHz. Các nhà nghiên cứu đang tìm hiểu các dải tần cao hơn và cùng với đó, việc phát triển các thiết bị phát và thu giữ tín hiệu mạnh, hiệu quả về chi phí là rất quan trọng.
Chip thu phát CMOS D-band mới được phát triển này hoạt động trong dải tần từ 114 đến 170GHz với băng thông tín hiệu 56GHz. Kích thước chip mạch tích hợp của bộ phát là 1,87mm x 3,30mm và của bộ thu là 1,65mm x 2,60mm.
Trong các thí nghiệm đánh giá hiệu quả, thiết bị này đạt được độ tuyến tính cao với các sơ đồ điều chế nhiều cấp như 16QAM và 32QAM, giải quyết các trở ngại chính của các chip thu phát mạch tích hợp trước đây. Đặc biệt, trong cấu hình đa đầu vào đa đầu ra (MIMO) với 4 bộ phát và 4 bộ thu, chip này thể hiện hiệu suất ấn tượng: mỗi ăng-ten có thể xử lý luồng dữ liệu riêng của mình, cho phép truyền tải nhanh chóng. Khi sử dụng điều chế 16QAM, tốc độ mỗi kênh đạt 160Gbps. Tổng tốc độ đạt được là 640Gbps.
Những tốc độ truyền tải này đánh dấu một bước nhảy vọt lớn, nhanh hơn hệ thống 5G hiện tại từ 10 đến 100 lần. Các nhà nghiên cứu cho biết đây là tốc độ truyền tải không dây cao nhất từng được ghi nhận, đạt được bằng công nghệ CMOS với chi phí thấp, giúp sản xuất hàng loạt trở nên hiệu quả về mặt kinh tế. Chip này dự kiến sẽ trở thành nền tảng cho hệ thống không dây thế hệ tiếp theo, hỗ trợ các ứng dụng như xe tự lái, y tế từ xa và trải nghiệm thực tế ảo tiên tiến.
Loại chip thu phát bán dẫn mới này đã nâng tốc độ truyền tải thông tin không dây lên 640Gbps. Điều này có nghĩa là mỗi giây có thể truyền tải 640Gb, tải về hàng chục bộ phim HD trong một giây không phải là vấn đề, nhanh hơn rất nhiều so với hệ thống 5G hiện tại. Tốc độ truyền tải cao hơn đồng nghĩa với độ nhạy cao hơn của hệ thống không dây, khả năng mang thông tin lớn hơn và độ trễ thấp hơn. Điều này có ý nghĩa quan trọng đối với các hệ thống cần điều khiển từ xa và xử lý lượng thông tin lớn trong thời gian ngắn, chẳng hạn như trò chơi holographic (hình ảnh lập thể hiện lên trước mắt người chơi), y tế từ xa, xe tự lái, …
Hoàng Hạnh