fbpx
Thursday, January 21Modern Manufacturing

นักวิทยาศาสตร์ผลิตชิปไร้สายความเร็วสูงระดับ Terahertz ได้แล้ว

ถึงเวลาไปต่อกับเทคโนโลยีสื่อสารใหม่ที่มีความเร็วสูงระดับ Terahertz ซึ่งรองรับ Bandwidth ได้สูงถึง 11 Gbps เปิดทางสู่การใช้งานเทคโนโลยีที่ต้องการความเร็วในการโอนถ่ายข้อมูลระดับสูง

เพื่อเพิ่มความเร็วในการขนส่งข้อมูลที่ก้าวไปไกลกว่า 5G สำหรับโทรคมนาคม นักวิทยาศาสตร์จาก Nanyang Technological University ประเทศสิงคโปร์ และ Osaka University จากประเทศญี่ปุ่นร่วมกันพัฒนาชิปที่ใช้แนวคิด Photonic Topological Insulators

งานวิจัยชิ้นนี้ถูกตีพิมพ์ในวารสาร Nature Photonics โดยนักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าชิปนั้นสามารถส่งคลื่นสัญญาณระดับ Terahertz (THz) ผลลัพธ์ที่ได้ คือ อัตราการส่งข้อมูลที่มีความเร็วสูงถึง 11 Gigabits ต่อวินาที (Gbps) ซึ่งเหมาะสำหรับสนับสนุนการใช้งาน Streaming วิดีโอความละเอียด 4K แบบ Real-Time และก้าวไปไกลกว่าข้อจำกัด Hitherto Theoretical ที่ 10 Gbps สำหรับการสื่อสารโดยเทคโนโลยี 5G

คลื่น THz นั้นเป็นส่วนหนึ่งของ Electromagnetic Spectrum อยู่ระหว่างแสงอินฟาเรดและไมโครเวฟ ซึ่งถูกคาดหวังว่าจะเป็นอนาคตสำหรับการสื่อสารไร้สายความเร็วสูงยุคต่อไป









อย่างไรก็ตามความท้าทายพื้นฐานที่ต้องถูกจัดการก่อนที่จะเปลี่ยนมาใช้เทคโนโลยีระดับ THz คือ การใช้งานโทรคมนาคมที่มีความเถียรไว้ใจได้ โดย 2 ประเด็นใหญ่ที่ต้องได้รับความใส่ใจ ได้แก่ ความผิดปรกติของวัสดุและอัตราความล้มเหลวของการส่งข้อมูลที่พบในตัวนำคลื่นสัญญาณที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันเช่น คริสตัลหรือสายเคเบิลที่กลวง

ปัญหาเหล่านี้สามารถก้าวข้ามได้ด้วยการใช้ Photonic Topological Insulators (PTI) ซึ่งอนุญาตให้คลื่นแสงถูกนำไปบนพื้นผิวและมุมของฉนวนเช่นเดียวกับการที่รถไฟแล่นไปตามรางซึ่งได้ผลดีกว่าการเดินทางผ่านวัตถุ เมื่อแสงเดินทางด้วย PTI มันสามารถกลับมาเชื่อมต่อตรงมุมที่แหลมคมได้ ทำให้ Flow ของคลื่นไม่ถูกรบกวนโดยความไม่สมบูรณ์ของวัสดุ

ด้วยการออกแบบชิปซิลิคอนขนาดเล็กให้มีแถวที่ประกอบขึ้นจากรูปทรงสามเหลี่ยม ซึ่งรูปทรงสามเหลี่ยมเหล่านี้ชี้ไปในทิศทางตรงกันข้ามกันไปยังสามเหลี่ยมที่ใหญ่กว่า คลื่นแสงจึงเกิดปรากฎการณ์ ‘Topologically Protected’ โดยเจ้าชิปซิลิคอนนี้แสดงตัวอย่างให้เห็นว่ามันสามารถส่งสัญญาณได้โดยปราศจากความผิดพลาดในขณะใช้ความถี่คลื่นระดับ THz ที่ต้องเดินทางผ่านมุมแหลมคมกว่า 10 มุม ด้วยความเร็ว 11 Gbps ก้าวข้ามความไม่สมบูรณ์ของวัสดุที่อาจเกิดขึ้นในกระบวนการผลิตซิลิคอนได้

การค้นพบในครั้งนี้อาจเป็นการแผ้วถางทางสำหรับการใช้งานโครงสร้าง PTI THz ที่ทีการเชื่อมต่อชิ้นส่วนหลากหลายในวงจรเพื่อบูรณาการเป็นอุปกรณ์สื่อสารไร้สายสำหรับ 6G ที่ต้องการความเร็วระดับ Terabyte ต่อวินาที ซึ่งเร็วกว่า 5G 10 – 100 เท่า

คุณสมบัติที่ค้นพบเหล่านี้ถือว่ามีประโยชน์อย่างมากในยุคปัจจุบันที่การทำงานไร้สายหรือการทำงานจากนอกพื้นที่กลายเป็นสิ่งจำเป็น และสำหรับการทำงานในพื้นที่อย่างโรงงานอุตสาหกรรมที่เข้าสู่ยุคปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งที่ 4 เองนั้น ความสามารถในการรองรับ Bandwidth ขนาดใหญ่และการสื่อสารที่รวดเร็วย่อมหมายถึงความสามารถในการทำงานที่มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นอีกด้วย ซึ่งเทคโนโลยีนี้ไม่ได้จำกัดเฉพาะกลุ่มเทคโนโลยีสำหรับโทรศัพท์มือถือ แต่ยังหมายรวมถึงเทคโนโลยีการสื่อสารไร้สายอื่น ๆ เช่น WiFi อีกด้วย

ที่มา:
Phys.org

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
Thos
"I can't understand why people are frightened of new ideas. I'm frightened of the old ones"
John Milton Cage Jr.