Världsrekord i dataöverföring med smarta kretsar

Färre sladdar, mindre antenner och snabbare videoöverföring. Det kan bli resultatet av en ny sorts mikrovågskretsar som har designats på Chalmers. Just nu innehar forskargruppen bakom kretsarna ett uppmärksammat världsrekord. Resultaten presenterades på en amerikansk konferens den 22 oktober 2014.

Varje gång vi tittar på ett filmklipp på vår telefon eller surfplatta, är en hel kedja av avancerad teknik inblandad. För att filmen ska börja spelas upp i jämn följd när vi trycker på play-symbolen måste datan nå oss snabbt via en lång rad av enheter, antenner och mottagare. Med allt fler användare, högre krav på bildkvalitet och fler trådlösa system är det en stor utmaning att ta fram metoder för att skicka de enorma datamängderna genom luften med rätt hastighet.

Lösningen kan vara att använda sig av högre frekvenser än idag, från 100 gigahertz och uppåt, eftersom man då får tillgång till ett större band av tomma frekvenser, vilket möjliggör en högre datatakt. Forskare runt om i världen arbetar nu med att ta fram datakretsar som klarar att skicka och ta emot tillräckligt starka signaler på höga frekvenser. En grupp från Chalmers och Ericsson har redan lyckats.
– Vi har designat kretsar för signaler på 140 gigahertz, där vi har en stor bandbredd. I labbtesterna kom vi upp i en överföringstakt på över 40 gigabit data per sekund, vilket är dubbelt så snabbt som det tidigare världsrekordet vid jämförbar frekvens, säger Herbert Zirath, professor i höghastighetselektronik på Chalmers, och deltidsanställd på Ericsson Research.

Herbert Zirath.I och med rekordet har forskarna blivit utvalda att berätta om sina resultat, tillsammans med ett fåtal andra, under rubriken ”Breaking News” på konferensen Compund Semiconductor Integrated Circuits Symposium, i San Diego i morgon.
– Det är en kvalitetsstämpel att över huvud taget få presentera sin forskning på konferensen. Att den dessutom väljs ut som en av de viktigaste nyheterna är förstås stort.

Herbert Zirath säger att det är utvecklingen inom halvledarmaterial som gjort det möjligt att tillverka kretsar som kan sända högfrekventa signaler med tillräckligt hög effekt. Kretsarna, som görs av halvledarmaterialet indiumfosfid, är så små att man behöver mikroskop för att urskilja detaljerna.

Några av tillämpningarna för snabbare trådlös dataöverföring som Herbert Zirath ser framför sig, är stora kultur- och idrottsevenemang där man vill skicka högupplöst livefilm till bildskärmar utan fördröjning och långa kablar, och kommunikation inom och mellan de stora datorhallar där våra digitala filer hamnar när vi lägger dem i ”molnet”. Men bättre trådlös överföring kan också innebära att det blir färre sladdar i våra hem och på våra arbetsplatser. För Ericsson är de snabba kretsarna intressanta när det gäller att skicka signaler från och till basstationer och mobilmaster.
– Det här är ett väldigt spännande område att arbeta med, eftersom den kraftigt ökande mängden data kräver nya lösningar hela tiden. Det som framför allt driver upp behovet av snabbare överföring idag är att allt fler tittar på film trådlöst.

Nu återstår för forskarna i projektet, som finansieras av Stiftelsen för strategisk forskning, att ta steget från labbet till att testa kretsarna utomhus under verkliga förhållanden. Men även om det är många delar som ska fungera för en lyckad dataöverföring, är Herbert Zirath inte nervös.
– Jag tror att det bara dröjer ett par år innan våra kretsar kommer till praktisk användning.

För mer information, kontakta:
Herbert Zirath, 031-772 18 52, herbert.zirath@chalmers.se

Bildtext: Fotot visar sändarchippet som innehåller en förstärkare, modulator, och en frekvensmultiplikator för lokaloscillatorn. Kretsarna är designade av Sona Carpenter, Herbert Zirath, och Mingquan Bao. Data-transmissions-mätningar är utförda av Simon He. Chipstorlek 1.6x1.2 mm2.
Bild: Sona Carpenter

Foto, Herbert Zirath: Henrik Sandsjö

Sidansvarig Publicerad: må 24 maj 2021.