Chip 6G toàn dải tần đầu tiên đạt tốc độ 100 Gbps

Theo Interesting Engineering, các nhà nghiên cứu Trung Quốc chế tạo chip 6G toàn dải tần đầu tiên trên thế giới, có khả năng đạt tốc độ Internet di động trên 100 gigabit/giây. Bước đột phá này có thể giúp thu hẹp khoảng cách kỹ thuật số giữa cộng đồng nông thôn và thành thị bằng cách mở rộng vùng phủ sóng trên toàn bộ phổ tần không dây. Nhóm nghiên cứu đứng đầu là các nhà khoa học đến từ Đại học Bắc Kinh và Đại học Hong Kong, tích hợp toàn bộ phổ tần từ 0,5 GHz đến 115 GHz vào chip có kích thước bằng móng tay cái. Thông thường, vùng phủ sóng như vậy cần 9 hệ thống vô tuyến riêng biệt. Họ mô tả chi tiết thiết kế chip trên tạp chí Nature hôm 27/8.

Con chip kích thước chỉ 11 x 1,7 mm, hợp nhất băng tần sóng milimet và terahertz với băng tần vi sóng tần số thấp, cho phép chuyển đổi liền mạch giữa các tần số phù hợp để phủ sóng vùng hẻo lánh và ứng dụng tốc độ cao. Theo giáo sư Wang Xingjun ở Đại học Bắc Kinh, nhu cầu giải quyết những thách thức khi phát triển mạng 6G rất cấp bách. Khi nhu cầu đối với các thiết bị kết nối tăng nhanh chóng, thế hệ mạng tiếp theo phải tận dụng thế mạnh của nhiều băng tần khác nhau. Tần số cao cung cấp băng thông lớn và độ trễ cực thấp, hữu ích cho ứng dụng như thực tế ảo và quy trình phẫu thuật. Băng tần thấp cung cấp vùng phủ sóng rộng, rất quan trọng để tiếp cận khu vực vùng núi xa xôi, địa điểm dưới biển và thậm chí ngoài không gian.

Phần cứng không dây thông thường hoạt động trong phạm vi hẹp, dẫn tới chi phí cao và độ phức tạp khi cần nhiều hệ thống. Các nhà nghiên cứu chuyển sang hợp nhất quang tử – điện tử để vượt qua rào cản này. Một bộ điều biến điện quang băng thông rộng chuyển đổi tín hiệu không dây thành tín hiệu quang. Chúng được xử lý thông qua những thành phần quang tử, trong khi quá trình truyền dẫn sử dụng tần số kết hợp giữa các laser. Tất cả quá trình được tích hợp trên con chip nhỏ.

Chất lượng liên lạc ổn định trên toàn bộ phổ tần trong quá trình thử nghiệm. Hệ thống đạt được tốc độ điều chỉnh tần số 6 GHz trong 180 micro giây, nhanh hơn hàng trăm lần so với một cái chớp mắt. Tốc độ dữ liệu kênh đơn vượt mức 100 Gbps. Để so sánh, tốc độ di động trung bình ở vùng nông thôn Mỹ vào khoảng 20 megabit/giây. Hệ thống có thể tạo ra tín hiệu liên lạc nhanh chóng, chính xác và không nhiễu ở bất kỳ tần số nào trong phạm vi 0,5-115 GHz.

Con chip cũng có tính năng “điều hướng tần số”, chuyển sang kênh khác khi bị nhiễu, đảm bảo liên lạc liên tục và không bị gián đoạn. Giáo sư Shu Haowen ở Đại học Bắc Kinh cho biết thiết bị đạt khả năng lập trình đa năng và điều chỉnh tần số động, tạo ra sự cân bằng giữa kích thước, mức tiêu thụ điện năng và hiệu suất. Nhờ đó, nó rất phù hợp để sử dụng ở khu vực đông đúc như buổi hòa nhạc hoặc sân vận động, nơi hàng ngàn thiết bị kết nối cùng lúc. Con chip này cũng thiết lập nền tảng phần cứng cho mạng AI gốc, có thể chủ động điều chỉnh thông số liên lạc qua thuật toán tích hợp để xử lý trong môi trường điện từ phức tạp.

Nhóm nghiên cứu đang hướng tới tạo ra các module liên lạc cắm và chạy có kích thước không lớn hơn ổ USB, có thể cài vào điện thoại thông minh, trạm gốc, máy bay không người lái và thiết bị Internet vạn vật (IoT), đẩy nhanh sự ra đời của mạng 6G linh hoạt và thông minh.

An Khang (Theo Interesting Engineering, SCMP)