Az MIT kutatói most egy új, chipalapú megoldást fejlesztettek ki, amely leküzdi ezeket a korlátokat, és megteremti a terahertzes hullámok gyakorlati felhasználásának alapjait. A THz hullámok egyik legnagyobb kihívása a szilíciummal, az elektronikus chipek legfontosabb anyagával való kölcsönhatásuk. A szilícium magas dielektromos állandója miatt a legtöbb terahertzes hullám visszaverődik a szilícium-levegő határfelületen, ahelyett hogy hatékonyan továbbhaladna.

Íme a 48 magos orosz processzor, a Baikal S A Baikal Electronics terméke az Intel és a Huawei processzorokkal versenyezne, és a benchmark tesztek alapján valóban nem is olyan rémes – de azért akad csavar a történetben.

Hagyományosan szilíciumlencséket alkalmaznak a THz hullámok fókuszálására és erősítésére, javítva az átvitelüket. Ezek a lencsék azonban nagyméretűek és költségesek, ezért nem praktikusak az elektronikus chipekbe történő integrálásra. Ahogy az MIT kutatói megfogalmazták:

„Ezek a lencsék gyakran nagyobbak magánál a chipnél, ami megnehezíti a terahertzes forrás beépítését egy elektronikus eszközbe.”

A probléma megoldására az MIT csapata egy új módszert fejlesztett ki, amely javítja a THz hullámok áthaladását a szilíciumon. Ehhez az úgynevezett impedanciaillesztési technikát alkalmazták, amely csökkenti a szilícium (11) és a levegő (1) dielektromos állandója közötti különbséget, lehetővé téve, hogy több hullám haladjon át visszaverődés helyett. A kutatók egy speciálisan kialakított dielektromos lapot helyeztek el a chip hátoldalán, amely egyfajta hídként funkcionál, segítve a THz hullámok zökkenőmentes áthaladását a szilíciumból a levegőbe. A hatást tovább fokozta, hogy lézervágóval mikroszkopikus lyukakat fúrtak a lapba, optimalizálva annak kölcsönhatását a THz hullámokkal.

Emellett a csapat az Intel által fejlesztett nagyfrekvenciás tranzisztorokat is integrálta a THz hullámok generálásának és továbbításának javítása érdekében. Jinchen Wang, a kutatás vezető szerzője szerint:

„Ezek a fejlesztések lehetővé tették számunkra, hogy teljesítményben felülmúljunk több más eszközt.”

Az új chipdizájn 11,1 decibel-milliwatt sugárzási csúcsteljesítményt ért el, amely jelenleg a legjobb érték a hasonló technológiák között. Mivel a chip költséghatékony és méretezhető, hamarosan valós eszközökbe is beépíthetővé válhat. A kutatók következő célja a gyártás méretnövelése, több chip integrálásával erősebb, fókuszáltabb terahertzes sugárzás létrehozása érdekében.

A technológiát az IEEE Nemzetközi Szilárdtest-Áramkörök Konferenciáján (ISSCC) mutatják be.

(Kép: az MIT csapata által kifejlesztett új chipdesign, forrás: MIT News)