Imec sviluppa un chip trasmettitore a banda ultra-larga, che consente velocità di trasmissione fino a 1,66 Gb/s con un consumo di energia nell'ordine del milliwatt

Il nuovo chip trasmettitore a impulsi radio ultra-breitband di Imec consente velocità di trasmissione dati fino a 1,66 Gb/s per applicazioni in-body e a corto raggio. / Il nuovo chip trasmettitore a impulsi radio ultra-breitband di Imec supporta velocità di trasferimento dati fino a 1,66 Gb/s per applicazioni in-body e a corto raggio.

Alla International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) che si tiene questa settimana, imec - un centro di ricerca e innovazione leader mondiale nel campo della nanoelettronica e delle tecnologie digitali - presenta un nuovo chip trasmettitore a impulso radio a banda ultralarga (IR-UWB), che potrebbe ridefinire il futuro della tecnologia UWB.

Il chip IR-UWB di imec, realizzato in CMOS a 28nm e di soli 0,155mm², consuma meno di 10 milliwatt (mW). Inoltre, ha dimostrato di consentire velocità di trasmissione dati di 1,66 Gb/s. È 50 volte più veloce rispetto alla velocità supportata dall’attuale standard UWB. La potenza del chip rafforza la convinzione dei ricercatori che l’UWB possa andare ben oltre i tipici casi d’uso della "misurazione precisa e sicura della distanza".

Oggi, la tecnologia di comunicazione a banda ultralarga viene spesso utilizzata per supportare applicazioni come l’accesso senza chiavi sicuro nell’industria automobilistica e nell’ospitalità, la localizzazione in ambienti interni e il tracciamento di beni di valore. Tuttavia, gli esperti sottolineano da tempo che il potenziale dell’UWB è molto più grande.

"Basandoci su questa convinzione ferma, spingiamo oltre i limiti dell’UWB", afferma Christian Bachmann, direttore di programma per l’UWB presso imec. "Ciò ci ha portato a indagare se la tecnologia sia effettivamente in grado di supportare applicazioni con consumo energetico ridotto e bitrate più elevati, portando allo sviluppo di questo nuovissimo chip trasmettitore a impulso ultrabroadband."

Procedure di modulazione complesse aiutano a sfruttare il potenziale inutilizzato dell’UWB

Il nuovo chip IR-UWB di imec è stato realizzato in CMOS a 28nm e ha una superficie di soli 0,155mm². Permette velocità di trasmissione dati fino a 1,66 Gb/s per applicazioni intra-corpo e a corto raggio. È più di 50 volte più veloce rispetto allo standard IEEE 802.15.4z attuale. Nonostante le record di velocità supportate, il trasmettitore consuma meno di 10 milliwatt (mW). La sua efficienza energetica di 5,8 picojoule/bit rappresenta un miglioramento di almeno un ordine di grandezza rispetto al Wi-Fi.

Per raggiungere queste velocità di trasmissione più elevate, il chip utilizza schemi di modulazione più complessi (e anche combinati), basati sul know-how di imec nello sviluppo di circuiti di fase completamente digitali (ADPLLs) e amplificatori di potenza controllati digitalmente. Per consentire questi metodi di modulazione impulsiva ibridi con il minor ingombro possibile, i ricercatori hanno sviluppato un oscillatore a anello ad alta efficienza energetica e a jitter ridotto, combinato con un trasmettitore polare a basso consumo.

Da esperienze AR/VR impressionanti a ricerche neuroscientifiche

Questi risultati promettenti dimostrano che l’UWB è effettivamente in grado di supportare una vasta gamma di nuove applicazioni, che combinano alte velocità di trasmissione dati a brevi distanze con un consumo energetico molto basso e un formato compatto.

"Un caso d’uso adatto è la prossima generazione di occhiali intelligenti, che consentono esperienze AR/VR impressionanti", afferma Bachmann. "E anche la ricerca neuroscientifica potrebbe beneficiare di queste nuove scoperte, utilizzando moduli di telemetria wireless ad alta velocità e miniaturizzazione per scopi di misurazione intracorticale. In ciascuno di questi casi, l’UWB potrebbe diventare un forte concorrente della tecnologia Wi-Fi, che generalmente richiede più spazio e presenta una maggiore complessità."

Ora sono necessarie ulteriori ricerche e sforzi di standardizzazione per portare questa tecnologia alla maturità e permettere al mondo di beneficiare dei suoi vantaggi. A tal fine, imec accoglie partner che desiderano unirsi al suo programma di ricerca e sviluppo UWB e alla sua vasta rete di collaboratori.