הצוות פיתח שבב MWP מוביל בעולם המסוגל לבצע עיבוד וחישוב אותות אלקטרוני אנלוגי מהיר במיוחד באמצעות אופטיקה. קרדיט: אוניברסיטת סיטי של הונג קונג
צוות מחקר חשף שבב פוטוני מיקרוגל המשפר משמעותית את עיבוד האותות האלקטרוניים האנלוגיים, המציע מהירות פי 1,000 ויעילות אנרגטית גבוהה יותר מאשר מעבדים קיימים. חידוש זה מבטיח לחולל מהפכה במגזרים שונים, כולל תקשורת אלחוטית ובינה מלאכותית.
צוות מחקר בראשות פרופסור וואנג צ'נג מהמחלקה להנדסת חשמל (EE) באוניברסיטת סיטי של הונג קונג (CityUHK) פיתח שבב פוטוניים מוביל בעולם, המסוגל לבצע עיבוד וחישוב אותות אלקטרוני אנלוגי מהיר במיוחד באמצעות אופטיקה.
לשבב, מהיר פי 1,000 וצורך פחות אנרגיה ממעבד אלקטרוני מסורתי, יש מגוון רחב של יישומים, המכסים מערכות תקשורת אלחוטיות 5/6G, מערכות מכ"ם ברזולוציה גבוהה, בינה מלאכותית, ראייה ממוחשבת ועיבוד תמונה/וידאו. .
ממצאי המחקר של הצוות פורסמו בכתב העת המדעי היוקרתי טֶבַע שכותרתו "מנוע עיבוד פוטוני של ליתיום ניובאט משולב במיקרוגל." זהו מחקר שיתופי עם האוניברסיטה הסינית של הונג קונג (CUHK).
התמודדות עם אתגרי תקשורת מודרניים
ההתרחבות המהירה של רשתות אלחוטיות, האינטרנט של הדברים ושירותים מבוססי ענן הציבה דרישות משמעותיות למערכות תדרי רדיו הבסיסיות. טכנולוגיית מיקרוגל פוטוניקה (MWP), המשתמשת ברכיבים אופטיים להפקה, שידור ומניפולציה של אותות מיקרוגל, מציעה פתרונות יעילים לאתגרים אלו. עם זאת, מערכות MWP משולבות נאבקו להשיג בו-זמנית עיבוד אותות אנלוגי מהיר במיוחד עם אינטגרציה בקנה מידה של שבבים, נאמנות גבוהה והספק נמוך.
"כדי להתמודד עם האתגרים הללו, הצוות שלנו פיתח מערכת MWP המשלבת המרה אלקטרו-אופטית (EO) מהירה במיוחד עם עיבוד אותות רב-תכליתי בהפסד נמוך בשבב משולב יחיד, דבר שלא הושג קודם לכן", הסביר פרופסור וואנג.
ביצועים כאלה מתאפשרים על ידי מנוע עיבוד MWP משולב המבוסס על פלטפורמת ליתיום ניובאט עם סרט דק (LN) המסוגל לבצע משימות עיבוד וחישוב רב-תכליתי של אותות אנלוגיים.
"השבב יכול לבצע חישוב אנלוגי במהירות גבוהה עם רוחבי פס עיבוד אולטרה-רחבים של 67 גיגה-הרץ ודיוק חישוב מעולה", אמר פנג הנקה, דוקטורנט ל-EE והמחבר הראשון של המאמר.
פוטוניקת ליתיום ניובאט החלוצית
הצוות מוקדש לחקר הפלטפורמה הפוטונית המשולבת LN במשך מספר שנים. בשנת 2018, עמיתים מאוניברסיטת הרווארד ומעבדות נוקיה בל פיתחו את המאפננים האלקטרו-אופטיים המשולבים הראשון בעולם CMOS (מוליכים למחצה משלימים של מתכת-אוקסיד) על פלטפורמת LN, והניחו את הבסיס לפריצת הדרך המחקרית הנוכחית. LN מכונה "הסיליקון של הפוטוניקה" בשל חשיבותו לפוטוניקה, בהשוואה לסיליקון במיקרו-אלקטרוניקה.
עבודתם פותחת תחום מחקר חדש, כלומר, פוטוניקת מיקרוגל LN, המאפשרת שבבי פוטוניקה של מיקרוגל בגדלים קומפקטיים, נאמנות אות גבוהה והשהייה נמוכה; הוא גם מייצג מנוע עיבוד ומחשוב אלקטרוני אנלוגי בקנה מידה שבב.
המחברים הראשונים של העיתון הם פנג האנקה וג'ה טונג (תואר ראשון ב-EE). פרופסור וואנג הוא המחבר המקביל. מחברים אחרים שתורמים כוללים את ד"ר גואו שיאוצ'ינג, בוגר דוקטורט ב-EE; ד"ר צ'ן ז'אוקסי, ד"ר ג'אנג קה, ד"ר ז'ו שא (גם באוניברסיטת בייג'ינג לטכנולוגיה), ד"ר סון וונזאו (כיום ב-CityUHK (דונגגוואן)), פוסט-דוקטורטים של EE; ו-Zhang Yiwen, סטודנט לדוקטורט EE; ומשתפי פעולה (Wang Benshan, פרופסור Huang Chaoran ופרופסור יואן Yixuan) מ-CUHK.
