Команда разработала ведущий в мире чип MWP, способный выполнять сверхбыструю аналоговую электронную обработку сигналов и вычисления с использованием оптики.
Предоставлено: Городской университет Гонконга.

Исследовательская группа под руководством профессора Ван Ченга из факультета электротехники (EE) Городского университета Гонконга (CityUHK) разработала ведущий в мире микроволновый фотонный чип, способный выполнять сверхбыструю аналоговую электронную обработку сигналов и вычисления с использованием оптики.

Чип, который в 1000 раз быстрее и потребляет меньше энергии, чем традиционный электронный процессор, имеет широкий спектр применений, включая системы беспроводной связи 5/6G, радиолокационные системы высокого разрешения, искусственный интеллект, компьютерное зрение и обработку изображений/видео.

Результаты команды были опубликованы в журнале Nature в статье под названием «Интегрированный механизм микроволновой фотонной обработки ниобата лития». Это совместное исследование с Китайским университетом Гонконга (CUHK).

Быстрое распространение беспроводных сетей, Интернета вещей и облачных сервисов предъявляет значительные требования к базовым радиочастотным системам. Технология микроволновой фотоники (MWP), в которой используются оптические компоненты для генерации, передачи и манипулирования микроволновыми сигналами, предлагает эффективные решения этих проблем. Однако интегрированные системы MWP изо всех сил пытались одновременно обеспечить сверхвысокоскоростную обработку аналоговых сигналов с интеграцией в масштабе чипа, высокой точностью воспроизведения и низким энергопотреблением.

«Чтобы решить эти проблемы, наша команда разработала систему MWP, которая сочетает в себе сверхбыстрое электрооптическое преобразование (ЭО) с многофункциональной обработкой сигналов с низкими потерями на одном интегрированном чипе, чего раньше не было», — объяснил профессор Ван.

Такая производительность обеспечивается встроенным процессором MWP на базе тонкопленочной платформы из ниобата лития (LN), способным выполнять многоцелевые задачи обработки и вычисления аналоговых сигналов.

«Чип может выполнять высокоскоростные аналоговые вычисления со сверхширокой полосой пропускания обработки 67 ГГц и превосходной точностью вычислений», — сказал Фэн Ханке, доктор философии, студент ЭЭ и первый автор статьи.

Команда уже несколько лет занимается исследованием интегрированной фотонной платформы LN. В 2018 году коллеги из Гарвардского университета и лаборатории Nokia Bell разработали первые в мире КМОП (дополнительные металлооксидные полупроводники) интегрированные электрооптические модуляторы на платформе LN, заложив основу для нынешнего научного прорыва. LN называют «кремнием фотоники» из-за его важности для фотоники, сравнимой с кремнием в микроэлектронике.

Их работа открывает новую область исследований, а именно, микроволновую фотонику LN, позволяющую создавать микросхемы микроволновой фотоники с компактными размерами, высокой точностью сигнала и низкой задержкой; он также представляет собой аналоговый электронный процессор и вычислительный механизм размером с микросхему.