Čip s rekordní bezdrátovou přenosovou rychlostí  
Japonci předvedli nový polovodičový prvek, kterým pomocí 300GHz vln přenesli data rychlostí, která představuje nový světový rekord v bezdrátové komunikaci.

 

Zvětšit obrázek
Struktura nového polovodičového prvku pro vysokorychlostní bezdrátový přenos dat. Kredit: Rohm Co. a Osaka University)


I když by se to tak na první pohled mohlo zdát, název japonské firmy Rohm neskrývá jméno zakladatele, jak to bývá zvykem, ale jde o akronym z počátečních písmen slov „rezistor“, „ohm“ a anglického „reliability“, tedy spolehlivost. Již z toho lze usoudit, že se tato, před 52 lety založená firma snaží na vysoce konkurenčním trhu prosadit kvalitními nejmodernějšími polovodičovými součástkami. U těchto elektronických technologiích má již samotná informace „Made in Japan“ punc důvěryhodnosti. I firmě Rohm se daří natolik, že může štědře dlouhodobě podporovat výzkum a tato investice se jí mnohonásobně zúročuje.

 

Před několika dny se v japonských médiích objevila zpráva, která představuje výsledek úspěšného partnerství mezi společností Rohm Ltd. a Ósackou univerzitou – miniaturní polovodičovou součástku, která dokáže bezdrátově přenášet (vysílat i přijímat) data rychlostí porovnatelnou s tou, jež umožňují optické kabely.  


Asi 2 x 1 x 1 cm „velký“ polovodičový prvek obsahuje miniaturní oscilátor i detektor, oba pracující na principu rezonanční tunelové diody (RTD). V testech výzkumníci mezi dvěma takovými čipy, kdy jeden plnil funkci vysílače a druhý přijímače, bezdrátově přenášeli rychlostí 1,5 gigabitů za sekundu videozáznam s vysokým rozlišením. Pro modulaci použili již existující modulační a demodulační systém vytvořený pro RT diody. Právě díky integraci obou funkcí lze novou součástku zabudovat do různých zařízení pro jejich vzájemnou komunikaci.  


Rezonanční obvod (viz detail na obrázku) má plochu jenom 1,5 x 3 mm a kromě rezonanční tunelové diody je v polovodičovém podkladu zabudovaná anténa, která zlepšuje směrování a zvyšuje efektivitu přenášení dat. Detekční obvod se také má čím pochlubit – má čtyřnásobně vyšší citlivost než stávající konkurence pracující v teraherzovém pásmu. 

Zvětšit obrázek
Terahertzové pásmo je spektrální oblast mezi mikrovlnami a infračerveným zářením. Nabízí doposud málo prozkoumaný prostor pro různé aplikace (viz video). Jednou z nich je vysokorychlostní bezdrátový přenos dat na krátkou vzdálenost například mezi různými mobilními přístroji. Podle Shin’ichiro Hayashi, Kodo Kawase: Terahertz-wave Parametric Sources


Rychlost 1,5 gigabitů za sekundu znamená smysluplně odvysílat data zapsaná do přesně stanovené posloupnosti jedné miliardy a pět set milionů „nul a jedniček“, což představuje  nový světový rekord. Tým na přenos využil 300GHz frekvenci, což je elektromagnetické záření s vlnovou délkou okolo jednoho milimetru, spadající do spektrální oblasti mezi radiové vlny a daleké infračervené světlo. Má to racionální důvod. V Japonsku je v současnosti pásmo s frekvencemi nižšími než 275 GHz vyhrazeno rádiovému vysílání a pro bezdrátovou komunikaci jsou vyčleněné 7 GHz vlny. Na zvýšení přenosové rychlosti v tak úzkém pásmu je proto nevyhnutné použít složitých modulačních metod, které zvyšují energetickou náročnost.
Na druhé straně však oblast frekvencí vyšších než 275 GHz, kam spadají i terahertzové vlny, není obsazena pro rádiové vysílání a umožňuje využití širšího frekvenčního pásma. To dovoluje zvyšovat přenosové rychlosti pomocí jednodušší modulační metody při nižší energetické spotřebě. Japonští výzkumníci se nechali slyšet, že 1,5 gigabity to zdaleka nekončí a budoucnost přinese čipy, které budou přenášet data rychlostí 30 gigabitů za sekundu. 


Výroba nového čipu již teď vyjde jen na několik set jenů, tedy několik dolarů (jen je asi 0,013 USD). Jeho ještě levnější "velkovýroba" by se měla rozběhnout do tří – čtyř let a objevit by se mohl ve všech zařízeních, kterým by rychlý a přesný bezdrátový přenos velkého množství dat na krátkou vzdálenost přidal na komerční hodnotě - chytré mobily, počítače nebo třeba televizory, kterým by pak stačila jen jedna "šňůra" - elektrická... Přínosem by byla kromě rychlosti přenosu i kompatibilita vzájemné mezipřístrojové komunikace, jejíž pole působnosti však s největší pravděpodobností zůstane "indoor".


Aby bylo zřejmé, jak je nový elektronický prvek vývojově vpředu, mediální zpráva pro porovnání uvádí, jaká je situace v Evropě a USA, kde také zkoumají možnost využití teraherzových vln, ale zatím se prý nejvyšší dosažená přenosová rychlost pohybuje okolo desetiny gigabitů, tedy sta milionů bitů za sekundu a to pomocí čipu, který zabere plochu 20 centimetrů krychlových. Navíc v propočtu prý vyjde na několik milionů jenů, tedy na desetitisíce amerických dolarů. 

 

Zdroj: NIKKEI, TechOn

Datum: 26.11.2011 10:56
Tisk článku

Bezkontaktní čipy a ochrana soukromí - Fialová Eva
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 390 Kč
cena: 347 Kč
Bezkontaktní čipy a ochrana soukromí
Fialová Eva
Související články:

Převratné terahertzové mikročipy nabízejí nový pohled skrz hmotu     Autor: Stanislav Mihulka (16.02.2017)
Krystaly z IBM imitují mozkové neurony     Autor: Stanislav Mihulka (05.08.2016)
Výzkumníci IBM dosáhli průlomu ve vývoji pamětí     Autor: Stanislav Mihulka (24.05.2016)
Věčné 5D optické disky mohou zaznamenat celou historii lidstva     Autor: Stanislav Mihulka (17.02.2016)
Umělá evoluce vytvořila fungující elektroniku z nanočástic zlata     Autor: Stanislav Mihulka (22.09.2015)



Diskuze:

5 let se nemusí dít nic zvláštního

Pavel Bílek,2011-11-28 16:54:32

Dokud bude neměnící se lidský mozek tím klíčovým limitem pro rozvoj vědy a techniky, nelze očekávat o moc rychlejší vývoj, než jaký pozorujeme v současnoti. Jakmile však bude na světě technologie, která tu konstantu, jíž doposud lidský mozek je, překoná, odstartuje lavinovité vylepšování. Schématicky vyjádřeno: Mozek pracující 10x rychleji a 10x komplexněji než ten současný vymyslí, jak dosáhnout toho, aby pracoval 100x rychleji a 100x komplexněji. Díky tomuto zlepšení přijde na to, jak dosáhnout 1000x větší rychlosti a 1000x větší komplexity atd. I pouze malé navýšení schopnosti myslet může tuto lavinu odstartovat. Nejde tedy o to, co všechno zvládneme vymyslet za 5 let. Jde o to, že za 5 let už začne být odstartování naznačeného průlomu pravděpodobné.

Odpovědět

Když se v roce 2017 potkáme

Pavel Bílek,2011-11-26 20:30:45

Zvuková komunikace mezi lidmi se odehrává rychlostí cca 30 kilobitů za sekundu. Hardwarové neuronové sítě pracují stotisíckrát rychleji než náš současný mozek, který je postavený na specializovaných buňkách. Stotisíckrát vyšší rychlost je několik let starý údaj. Pro transhumánní mozky využívající nadoraz možnosti nanotechnologie lze myslím si klidně předpokládat milionkrát rychlejší činnost oproti mozkům stávajícím. S rychlostí komunikace 30 gigabitů za sekundu zůstane rychlost myšlení ve stejné rovnováze k rychlosti komunikace, jakou známe dnes.

Ve zbytku tohoto komenáře zdůvodním, proč k technologické singularitě může dojít už kolem roku 2017:

Práce lidského mozku odpovídá přibližně 38 petaflopům (38000000000000000 operací) za vteřinu. Současný nejvýkonnější počítač provede 8 petaflopů za vteřinu. V roce 2015 bude dosaženo 100 petaflopů za vteřinu. Nedojde-li dřív k singularitě, bude v roce 2020 dosaženo 4000 petaflopů za vteřinu.

Výše citované výkony platí pro klasické procesory, od kterých se vyžaduje bezchybnost. Klasický čip obsahující miliardu tranzistorů se po vyrobení přezkouší, jestli každý jeden tranzistor funguje jak má, a když je jediný tranzistor z miliardy vadný, čip se jako zmetek vyhodí. To klade nároky na technologii výroby, aby procento zmetků nebylo neúměrně velké. S neuronovým hardwarem je to jinak - pokud je jeho dostatečně velká část funkční, lze jej použít. Neuronová síť ustojí i to, že jí za pochodu odumírají neurony - to známe všichni z vlastní zkušenosti. Nižší nároky na neuronový hardware by měly umožnit dříve dosáhnout vyššího výkonu.

Kromě růstu výkonu počítačů existuje i cesta přímé augmentace mozku. Mohla by vypadat jako přisypávání inteligentního prachu do mozku pokusných hlodavců ve snaze dosáhnout toho, aby se zapojil do činnosti mozku a stal se jeho zesilující součástí. Úspěšný výsledek by určitě přilákal řekněme stárnoucího vědce, kterého drtí degenerativní choroba mozku, aby se postupně opatrně zkusil stát prvním člověkem, jehož mysl pracuje líp než co kdy předtím na planetě bylo. Na dalším výzkumu už pak budou pracovat mozky, které dnes nemáme. Dojde k lavinovému vylepšování, takže pak už v krátkém čase vymačkáme z hmoty maximum.

Odpovědět


Nie je PetaFlop ako PetaFlop.

Rudolf Dovičín,2011-11-26 22:30:27

Je rozdiel mať mohutne paralelný MIMD a smiešne paralelný SIMD :-)

Odpovědět


Roman Rodak,2011-11-28 08:18:26

nemyslíte, že ak by sme to mali stihnúť do 5 rokov, tak by bolo na čase mať nejaké prvé výsledky v podobe univerzálneho AI, či AL?

Odpovědět


5 let se nemusí dít nic zvláštního

Pavel Bílek,2011-11-28 16:55:43

Dokud bude neměnící se lidský mozek tím klíčovým limitem pro rozvoj vědy a techniky, nelze očekávat o moc rychlejší vývoj, než jaký pozorujeme v současnoti. Jakmile však bude na světě technologie, která tu konstantu, jíž doposud lidský mozek je, překoná, odstartuje lavinovité vylepšování. Schématicky vyjádřeno: Mozek pracující 10x rychleji a 10x komplexněji než ten současný vymyslí, jak dosáhnout toho, aby pracoval 100x rychleji a 100x komplexněji. Díky tomuto zlepšení přijde na to, jak dosáhnout 1000x větší rychlosti a 1000x větší komplexity atd. I pouze malé navýšení schopnosti myslet může tuto lavinu odstartovat. Nejde tedy o to, co všechno zvládneme vymyslet za 5 let. Jde o to, že za 5 let už začne být odstartování naznačeného průlomu pravděpodobné.

Odpovědět


Barak Obava,2011-11-29 13:22:34

Takového technologického zlomu se nedožijete, pane Bílek, ani kdyby Vám dnes bylo 20 let. Na to si klidně vsadím.

Odpovědět

-

Zdeněk Jindra,2011-11-26 13:40:52

Dobrá práce Japonců. Jen bych dodal, že tato technologie bude zajímavá asi hlavně cenou, protože srovnatelné a vyšší rychlosti jsou již na trhu, i když dráž. Problém je, že zlevnění vybavení nepovede k levnějším mobilním tarifům.

Odpovědět


Vzdálenost

Jan Jaroš,2011-11-26 15:36:20

No pro využití u mobilních tarifů bych to moc neviděl už z technického hlediska. S ohledem na frekvenci bych řekl, že prostupnost signálu skrz zdi bude velmi slabá, což je u mobilů docela problém.

Jinak v článku postrádám informaci, na jakou vzdálenost ta komunikace probíhala a jakým způsobem se rychlost snižuje v případě, že vzdálenost mezi zařízeními vzrůstá. V pásmu mikrovln, pokud vím, se se vzrůstající frekvencí celkem rychle snižuje dosah. Jak je tomu u frekvencí kolem 300GHz netuším...

Odpovědět


Ad J.J.

Dagmar Gregorova,2011-11-26 18:54:22

Více info jsem zatím nesehnala, jestli se podaří, dodám.
S těmi mobily Vám dávám za pravdu, poznámku o použití v mobilech jsem zrušila. Spíše by šlo o bezdrátový přenos dat mezi jednotlivými zařízeními na krátkou vzdálenost. Pak by i TV mohla být bezdrátová. Zkusím dohledat podrobnější informace, což u japonského výzkumu nebude tak jednoduché.

Odpovědět


Jejda

Jan Jaroš,2011-11-26 19:33:53

Jejda, já to nemyslel jako nějakou výtku redakci, je mi jasné, že i vy máte informační zdroje omezené. Spíš povzdech... :-)

Odpovědět


jejdanenky :)

Dagmar Gregorova,2011-11-27 01:40:08

ale já to ani jako výtku neberu, máte pravdu - pro mobily to vhodné nebude, alespoň ne na komunikaci na dálku. Bez Vaší poznámky by v článku byla dosti zavádějící poznámka a smysl Osla je nebýt "oslem". Takže by mě to mrzelo víc, než nějaká výtka. Nesmí se šít narychlo..., ale čas se jaksi zrychluje, i když se planeta točí stále pomaleji :)
Konkrétní info o japonském pokusu jsem nesehnala, a žel i některé zajímavé přehledné články nejsou volně přístupné. To nej jsem zatím sehnala na této stránce:
http://ursigass2011.org/abstracts/ursi/DAF2-7.pdf
myslím, že by to mohlo být pro ty zorientovanější zajímavé.
Zdá se, že ty pokusy (podobné jako zmíněný v článku) se zatím provádějí jen v rámci laboratoře a že i v budoucnu půjde spíše o vzájemnou bezdrátovou komunikaci mezi "domácími" přístroji. Což není tak nezajímavé: např TV - chytré mobily - PC ...

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace