Imec vyvíjí ultraširokopásmový vysílačový čip, který umožňuje přenosové rychlosti až 1,66 Gb/s s příkonem v miliwattovém rozsahu

Nový impulsní rádiový ultrawidebandový vysílačový čip od Imec umožňuje přenosové rychlosti až 1,66 Gb/s pro aplikace uvnitř těla a na krátké vzdálenosti. / Nový impulsní rádiový ultrawidebandový vysílačový čip od Imec umožňuje přenosové rychlosti až 1,66 Gb/s pro aplikace uvnitř těla a na krátké vzdálenosti.

Na mezinárodní konferenci o pevných stavebních obvodech (ISSCC), která se koná tento týden, představí imec - celosvětově přední výzkumné a inovační centrum pro nanoelektroniku a digitální technologie - nový impulsní radiový ultrabroadbandový (IR-UWB) vysílačový čip, který by mohl znovu definovat budoucnost UWB technologie.

IR-UWB čip vyrobený v 28nm CMOS a o velikosti pouhých 0,155 mm² od imec vykazuje spotřebu méně než 10 miliwattů (mW). Navíc prokázal přenosové rychlosti až 1,66 Gb/s. To je 50krát rychlejší než rychlost podporovaná dnešním standardem UWB. Výkon čipu potvrzuje přesvědčení vědců, že UWB je zcela schopno jít nad rámec typických aplikací „přesného a bezpečného měření vzdálenosti“.

V dnešní době je technologie ultrabroadbandové komunikace často využívána k podpoře aplikací, jako je bezpečný bezklíčový přístup v automobilovém průmyslu a pohostinství, lokalizace v interiérech a sledování majetku. Odborníci však již delší dobu zdůrazňují, že potenciál UWB je mnohem větší.

"Na základě tohoto pevného přesvědčení posouváme hranice UWB dále," říká Christian Bachmann, ředitel programu UWB v imec. "To nás vedlo k prozkoumání, zda je technologie skutečně schopná podporovat aplikace s nižší spotřebou energie a vyšší bitovou rychlostí, což vedlo k vývoji tohoto zcela nového vysílače ultrabroadbandu."

Složitější modulační metody pomáhají využít nevyužitý potenciál UWB

Nový IR-UWB čip od Imec byl vyroben v 28nm CMOS a má rozměry pouhých 0,155 mm². Umožňuje přenosové rychlosti až 1,66 Gb/s pro aplikace uvnitř těla a krátkého dosahu. To je více než 50krát rychlejší než současný standard IEEE 802.15.4z. Přestože podporuje rekordně vysoké bitové rychlosti, má vysílač spotřebu méně než 10 miliwattů (mW). A jeho energetická účinnost 5,8 picojoule/bit představuje oproti Wi-Fi zlepšení alespoň o řád.

Pro dosažení těchto vyšších přenosových rychlostí využívá čip složitější (a dokonce kombinované) modulační schémata, která vycházejí z know-how imec při vývoji plně digitálních fázových řídicích obvodů (ADPLLs) a digitálně řízených výkonových zesilovačů. Aby bylo možné tyto hybridní impulsní modulační metody co nejvíce zmenšit na velikosti, vyvinuli vědci vysoce energeticky efektivní a jitterově stabilní ringový oscilátor v kombinaci s úsporným polárním vysílačem.

Impozantní zážitky z AR/VR až po neurovědecký výzkum

Tato slibná zjištění dokazují, že UWB je skutečně schopen podporovat širokou škálu nových aplikací, které kombinují vysoké přenosové rychlosti na krátké vzdálenosti s velmi nízkou spotřebou energie a malým formátem.

"Vhodným příkladem je příští generace chytrých brýlí, které umožní působivé zážitky z AR/VR," říká Bachmann. "A také neurovědecký výzkum by mohl těžit z těchto nových poznatků tím, že bude provozovat bezdrátové telemetrické moduly s vysokou bitovou rychlostí a miniaturizací pro intrakraniální měření. V každém z těchto případů by se UWB mohla stát silnou konkurencí Wi-Fi, protože ta obvykle vyžaduje mnohem více místa a je složitější."

Nyní jsou zapotřebí další výzkumné a standardizační úsilí, aby se tato technologie dostala do zralosti a mohla tak přinést její výhody světu. Za tímto účelem vítá imec partnery, kteří se chtějí připojit k jeho výzkumnému a vývojovému programu UWB a k jeho rozsáhlé síti partnerů.