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새로운 마이크로칩은 고주파 데이터를 초당 200기가비트로 전송

무선 데이터 전송 세계 기록
새로운 마이크로칩은 고주파 데이터를 초당 200기가비트로 전송할 수 있다.

독일 연구원들이 개발한 회로가 무선 데이터 전송에서 새로운 기록을 세웠다. 마이크로칩은 처음으로 초당 최대 200기가비트의 전송 속도를 달성했다. 따라서 이 시스템은 110~170GHz(기가헤르츠) 사이의 주파수에서 소위 D 대역에서도 매우 높은 데이터 속도가 가능하다는 것을 입증했다. 이것은 과학자들이 설명하는 것처럼 무엇보다도 미래의 6G 애플리케이션에 중요하다. 

▲ 세계 기록 달성: 이 마이크로칩은 매우 높은 무선 데이터 전송 속도를 가능하게 한다. © IHP

일상적인 애플리케이션, 자율 주행, 산업 자동화 또는 모바일 통신 등의 기술 개발에는 더욱 강력하고 빠른 무선 데이터 전송이 필요하다. 네트워크로 연결된 시스템이 케이블 연결 없이도 원활하게 작동하려면 정보, 제어 명령 등이 가능한 한 실시간으로 전송될 수 있어야 한다.

한편으로 이는 대역폭을 최대한 활용하기 위해 더 높은 주파수와 새로운 방법을 사용함으로써 가능하다. 반면 이를 위해서는 데이터를 빠르게 처리하고 송수신할 수 있는 하드웨어가 필요하다. 프랑크푸르트/오데르에 있는 라이프니츠 혁신 마이크로일렉트로닉스 연구소(IHP)의 안드레아 말리나기(Andrea Malignaggi)가 이끄는 연구원들이 개발한 통신 회로가 작동하는 곳이다.

초고주파용 마이크로칩

바이폴라 실리콘 게르마늄 금속 산화물 트랜지스터(SiGe-BiCMOS)를 기반으로 Malignaggi와 그의 팀은 무선 통신을 위해 특별히 설계되고 송신기, 수신기 및 온칩 안테나를 결합하는 새로운 칩을 개발했다. 이 칩은 소위 D-밴드에서 데이터를 전송하도록 설계되었다. 이러한 110~170GHz의 고주파 대역은 고대역폭을 가능하게 해 차세대 이동통신(6G)의 전송 가능 범위로 꼽힌다.

▲ 현미경으로 새롭게 개발된 4채널 송수신기 칩. © IHP

"이동통신 분야에서 6G를 구현하려면 완전히 새로운 아키텍처가 필요하다. 피코셀이 그 예이다. 이러한 무선 셀은 예를 들어 휴대폰, 텔레비전 및 기타 장치가 서로 네트워크로 연결되어 있는 회의실이나 개인 공간과 같이 단거리에서 매우 높은 데이터 속도를 가능하게 해야 한다"고 Malignaggi는 설명했다.
전송률 신기록

연구원들은 편향 방사선이 없는 IHP의 안테나 측정 챔버에서 새로 개발된 통신 회로의 성능을 테스트했다. 전송 속도는 표준화된 프로토콜을 사용해 측정됐다. 이를 위해 두 개의 마이크로칩(하나는 송신 모드, 다른 하나는 수신 모드)을 15cm 간격으로 장착했다.

결과:
새로 개발된 회로는 초당 최대 200기가비트의 속도로 데이터를 무선으로 전송할 수 있다. 이는 새로운 세계 기록이다. 팀이 설명하는 것처럼 2019년에 달성한 이전 기록은 초당 약 120기가비트였다.

개별 칩의 통합 구성 요소 및 회로 블록을 추가로 개발하고 추가 안테나를 통합하고 여러 마이크로 칩을 복잡한 시스템으로 결합함으로써 연구원들은 미래에 회로를 사용하여 더 먼 거리에서도 매우 빠르게 데이터를 전송할 수 있기를 희망하고 있다.
(IEEE Journal of Solid-State Circuits, 2023; doi: 10.1109/JSSC.2022.3232948)
출처: IHP – Leibniz-Institut für innovative MikroelektronikIHP

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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