Nhật Bản phát triển chip không dây nhanh gấp 100 lần 5G

Nhật Bản đã phát triển thành công chipset thu phát dữ liệu không dây với tốc độ cao nhất thế giới, đạt 640 Gbps, bằng công nghệ CMOS giá rẻ. Đây là kết quả từ sự hợp tác giữa Giáo sư Kenichi Okada và các cộng sự tại Viện Công nghệ Tokyo cùng Viện Công nghệ Thông tin và Truyền thông Quốc gia Nhật Bản. Công trình nghiên cứu đã được trình bày tại Hội thảo IEEE 2024, diễn ra từ ngày 16-20/6 tại Honolulu, Mỹ.

Thành công với công nghệ CMOS

Chipset mới sử dụng công nghệ CMOS (bán dẫn oxit kim loại bổ sung silicon) theo quy trình 65 nm, giúp đạt tốc độ cao với chi phí sản xuất thấp. Giáo sư Kenichi Okada nhấn mạnh, điểm đáng chú ý của chipset là khả năng tiết kiệm chi phí sản xuất khi được áp dụng rộng rãi.

Hiện nay, công nghệ kết nối 5G cho tốc độ cao nhất khoảng 10 Gbps và hoạt động ở các băng tần 24-47 GHz. Tuy nhiên, công nghệ kết nối thế hệ tiếp theo cần nghiên cứu và phát triển trên các băng tần cao hơn. Chipset mới của Nhật Bản được thiết kế để hoạt động trên băng tần từ 114 đến 170 GHz với băng thông tín hiệu 56 GHz, vượt xa khả năng của 5G.

Cấu trúc và hiệu xuất ấn tượng

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng bảng mạch tích hợp để tạo một thiết bị thu và một thiết bị phát, với IC dành cho bộ phát có kích thước 1,87 x 3,3 mm và IC cho bộ thu là 1,65 x 2,6 mm. Bảng mạch còn bao gồm bộ khuếch đại công suất, bộ khuếch đại nhiễu thấp, bộ biến tần để điều chỉnh tín hiệu theo dải tần, giúp nâng và tăng cường tín hiệu.

Trong thử nghiệm với cấu hình nhiều đầu vào và đầu ra (MIMO),các nhà nghiên cứu sử dụng bốn modul máy phát và bốn modul máy thu, mỗi ăng-ten có thể xử lý luồng dữ liệu riêng. Khi sử dụng điều chế 16QAM, tốc độ mỗi kênh đạt 160 Gbps và tổng tốc độ đạt 640 Gbps, nhanh hơn 100 lần so với hệ thống 5G hiện tại.

Nghiên cứu này được hỗ trợ một phần bởi Bộ Nội vụ và Truyền thông Nhật Bản. Giáo sư Kenichi Okada chia sẻ: "Chipset hứa hẹn là hệ thống không dây thế hệ tiếp theo, hỗ trợ nhiều ứng dụng như ôtô tự động, y tế từ xa và trải nghiệm thực tế ảo tiên tiến".

Chipset không dây 640 Gbps này không chỉ đánh dấu bước tiến vượt bậc của công nghệ truyền thông không dây mà còn mở ra cơ hội cho nhiều ngành công nghiệp khác. Khả năng kết nối tốc độ cao và băng thông lớn sẽ là nền tảng cho sự phát triển của các dịch vụ và công nghệ mới, từ ôtô tự lái đến y tế từ xa và thực tế ảo, tạo nên một tương lai kết nối thông minh và tiện ích hơn.

Nhìn chung, Nhật Bản đã chứng tỏ vị thế tiên phong trong nghiên cứu và phát triển công nghệ truyền thông không dây, đưa ra những giải pháp sáng tạo và hiệu quả, góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống và thúc đẩy sự tiến bộ của xã hội. Chipset thu phát dữ liệu không dây đạt tốc độ 640 Gbps là một minh chứng rõ ràng cho những nỗ lực và thành tựu đáng tự hào của các nhà khoa học Nhật Bản.

Khát vọng "mỗi người dân có một kho lưu trữ dữ liệu" liệu có thành sự thật?