컴퓨팅 기술이 발전함에 따라 우리는 대형 단일 칩 프로세서 사용에서 "칩렛"이라고 불리는 더 작고 특수한 칩으로 구성된 시스템으로 전환했습니다.이러한 칩렛은 함께 작동하여 처리 능력과 효율성을 향상시킵니다.
이 전환은 매우 중요합니다. 왜냐하면 우리는 하나의 컴퓨터에 얼마나 많은 트랜지스터를 넣을 수 있는지에 대한 물리적 한계에 도달했기 때문입니다.단일 칩.트랜지스터가 작아지면 과열, 전력 비효율 등의 문제가 더욱 심각해진다.[1] 하나의 시스템에서 여러 개의 칩렛을 사용하면 이러한 물리적 제약 없이 컴퓨팅 성능을 높일 수 있습니다.
칩렛 간의 통신 문제
전통적으로 칩 내 통신은 데이터 고속도로처럼 작동하는 NoC(Network-on-Chip)라는 시스템에 의해 관리되었습니다.이 방법은 특히 다중 칩렛의 경우 시스템이 더욱 복잡해짐에 따라 비효율적이 됩니다.데이터는 더 많은 그리드 지점을 거쳐 더 멀리 이동해야 하므로 통신 속도가 느려지고 데이터가 증가합니다.에너지 소비.
이 접근 방식을 다양한 칩렛으로 확장하면 NiP(Network-in-Package)라는 것이 생성됩니다.그러나 유선 연결이 데이터 전송을 지배함에 따라 지연, 에너지 비효율성, 제한된 확장성 등 동일한 문제가 여전히 존재합니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 연구자들은 연구하고 있습니다.무선 통신칩 수준에서.유선에 의존하는 대신 칩렛은 작은 안테나를 사용하여 무선으로 통신할 수 있습니다.
테라헤르츠(THz) 주파수,전자기파적외선과 전자레인지 사이, 제안고속 데이터 전송, 이 애플리케이션에 이상적입니다.그러나 THz 신호는 잡음에 매우 민감하여 통신을 방해하고 전송된 데이터를 디코딩하기 어렵게 만듭니다.
Floquet 엔지니어링: 신호 감지 개선
우리 연구에서는 Floquet 엔지니어링 기술을 사용하여 이 문제를 해결합니다.양자물리학고주파 신호에 노출되었을 때 재료의 전자 거동을 제어하는 데 도움이 됩니다.[2,3,4] 이 기술은 시스템이 특정 주파수에 더 잘 반응하도록 하여 시끄러운 조건에서도 THz 무선 신호의 감지 및 디코딩을 향상시킵니다.
우리는 이 방법을 2차원 반도체 양자 우물(2DSQW), 즉 전자 이동을 2차원으로 제한하는 매우 얇은 반도체 재료 층에 적용했습니다.이 설정은 잡음 간섭이 높은 경우에도 THz 신호를 감지하는 시스템의 능력을 향상시킵니다.우리의 연구는출판됨에서통신의 선택된 영역에 관한 IEEE 저널.
보다 정확한 통신을 위한 이중 신호 아키텍처
잡음 처리를 더욱 향상시키기 위해 우리는 두 개의 수신기가 함께 작동하여 신호를 모니터링하는 이중 신호 아키텍처를 개발했습니다.이 설정을 통해 시스템은 기준 전압이라는 주요 매개변수를 조정할 수 있습니다.소음 수준감지되었습니다.이러한 실시간 조정은 신호 디코딩 정확도를 크게 향상시킵니다.
우리의 시뮬레이션에 따르면 이 이중 신호 시스템은 기존 단일 수신기 시스템에 비해 오류율을 줄여 시끄러운 환경에서도 안정적인 통신을 보장합니다. 이는 칩 규모 무선 통신의 중요한 요구 사항입니다.
잡음 및 신호 저하 문제를 극복함으로써 당사의 이중 신호 기술은 칩렛용 고속 잡음 방지 무선 통신을 개발하는 데 중요한 발전을 가져왔습니다.이러한 혁신을 통해 우리는 미래의 기술을 위한 보다 효율적이고 확장 가능하며 적응 가능한 컴퓨팅 시스템을 만드는 데 더 가까워졌습니다.
이 이야기는 다음의 일부입니다.사이언스 X 대화상자에서는 연구자들이 출판된 연구 논문의 결과를 보고할 수 있습니다.이 페이지를 방문하세요Science X Dialog에 대한 자세한 내용과 참여 방법을 알아보세요.
추가 정보:Kosala Herath 외, Floquet 엔지니어링 기반 칩 규모 무선 통신에서 잡음 복원력을 향상시키기 위한 이중 신호 아키텍처,통신의 선택된 영역에 관한 IEEE 저널(2024).DOI: 10.1109/JSAC.2024.33992061
Malin Premaratne 및 Govind P. Agrawal, 나노규모 양자 장치의 이론적 기초, Cambridge University Press(2021).DOI: 10.1017/97811086344722Kosala Herath 등, 드레싱된 양자 홀 시스템의 전하 수송 특성에 대한 일반화된 모델, 물리적 검토 B(2022).
DOI: 10.1103/PhysRevB.105.0354303Kosala Herath 등, 플라즈몬 도파관에서 옷을 입은 표면 플라즈몬 폴라리톤 모드의 Floquet 엔지니어링, 물리적 검토 B(2022).
DOI: 10.1103/PhysRevB.106.2354224Kosala Herath 등, 쇼트키 접합 기반 표면 플라즈몬 도파관을 최적화하기 위한 Floquet 엔지니어링 접근 방식, Scientific Reports(2023).
DOI: 10.1038/s41598-023-37801-x바이오스:Kosala Herath는 B.Sc.를 받았습니다.
2018년 스리랑카 모라투와대학교에서 전자통신공학 학사학위(우등)를 취득했습니다. 현재 박사과정 중에 있습니다.
호주 Monash University 전기 및 컴퓨터 시스템 공학과에서 학위를 취득했습니다.2018년부터 2020년까지 그는 WSO2 Inc.에서 근무했습니다. 그의 연구 관심 분야는 나노플라즈몬학, 비평형 다체 양자 시스템, 칩 규모 무선 통신 시스템 및 양자 컴퓨팅입니다.
Ampalavanapillai Nirmalathas 박사 학위를 받았습니다.멜버른대학교에서 전기전자공학 학위를 취득했습니다.그는 현재 엔지니어링 및 정보 기술 학부의 학장 대행, 무선 혁신 연구소(WILAB)의 책임자, 멜버른 대학교의 전기 및 전자 공학 교수입니다.그의 현재 연구 관심분야는 마이크로웨이브 포토닉스, 광-무선 네트워크 통합, 광대역 네트워크, 포토닉 저장소 및 엣지 컴퓨팅, 통신 및 인터넷 서비스의 확장성입니다.2021년부터 그는 IEEE Photonics Society의 미래 기술 태스크포스 의장을 맡고 있습니다.2020년부터 2021년까지 그는 IEEE Future Networks Initiative의 광학 실무 그룹 공동 의장을 역임했습니다.그는 또한 호주 과학 아카데미(Australia Academy of Sciences) 산하 정보 통신 과학 국가 위원회(National Committee on Information and Communication Sciences)의 공동 부의장이기도 합니다.
Sarath D. Gunapala 박사 학위를 받았습니다.1986년 미국 펜실베이니아주 피츠버그 피츠버그대학교에서 물리학 학위를 취득했습니다. 그 이후로 그는 AT&T 벨 연구소에서 III~V 화합물 반도체 이종 구조의 적외선 특성과 적외선 이미징을 위한 양자우물 적외선 광검출기 개발을 연구했습니다.1992년에 그는 미국 캘리포니아 주 패서디나에 있는 캘리포니아 공과대학의 NASA 제트 추진 연구소에 입사했으며 현재 적외선 광검출기 센터의 소장으로 재직하고 있습니다.그는 또한 NASA 제트 추진 연구소의 수석 연구원이자 엔지니어링 직원의 주요 구성원이기도 합니다.그는 적외선 이미징 초점면 배열에 관한 여러 책을 포함하여 300개 이상의 출판물을 저술했으며 26개의 특허를 보유하고 있습니다.
Malin Premaratne은 멜버른 대학교에서 학사 학위를 포함하여 여러 학위를 취득했습니다.수학에서는 B.E.1995년, 1995년, 1998년에 각각 전기 및 전자공학 학사(우등 우등) 및 박사 학위를 취득했습니다.그는 2004년부터 클레이튼에 있는 모나쉬 대학교의 고급 컴퓨팅 및 시뮬레이션 연구소에서 고성능 컴퓨팅 애플리케이션과 복잡한 시스템 시뮬레이션에 대한 연구 프로그램을 이끌고 있습니다. 현재 그는 모나쉬 대학교 학술 위원회의 부회장을 맡고 있으며정교수.Monash University에서의 연구 외에도 Premaratne 교수는 Caltech의 제트 추진 연구소, Melbourne 대학, Australian National University, University of California Los Angeles, University of California, University of California 등 여러 유명 기관의 객원 연구원이기도 합니다.뉴욕 로체스터, 옥스퍼드 대학교.그는 250개 이상의 저널 논문과 두 권의 책을 출판했으며 다음을 포함한 여러 주요 학술 저널의 부편집자로 활동했습니다.IEEE 포토닉스 기술 편지,IEEE 포토닉스 저널그리고광학 및 포토닉스의 발전.Premaratne 교수의 광학 및 포토닉스 분야에 대한 공헌은 미국 광학 학회(FOSA) 펠로우, 미국 광광 계측 엔지니어 협회(FSPIE), 영국 물리학 연구소(FInstP) 등 수많은 펠로우십을 통해 인정을 받았습니다.), 영국 공학 기술 연구소(FIET) 및 호주 엔지니어 연구소(FIEAust).
소환:양자에서 무선으로: 테라헤르츠 기술로 칩 규모 통신 강화(2024년 9월 25일)2024년 9월 25일에 확인함https://techxplore.com/news/2024-09-Quantum-wireless-chip-scale-communication.html에서
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