隨著運算技術的進步，我們已經從使用大型單晶片處理器轉向由稱為「小晶片」的小型專用晶片組成的系統。這些小晶片協同工作可提高處理能力和效率。
這種轉變至關重要，因為我們已經達到了一個晶片上可以容納多少個電晶體的物理極限。單晶片。隨著電晶體尺寸的縮小，過熱和功率低效等問題變得更加嚴重。1] 在一個系統中使用多個小晶片可以提高運算能力，而無需面臨這些物理限制。
Chiplet 之間通訊的挑戰
傳統上，晶片內的通訊由稱為片上網路 (NoC) 的系統管理，該系統的作用類似於資料高速公路。隨著系統變得越來越複雜，特別是對於多個小晶片，這種方法變得效率低。資料必須在更多網格點上傳輸得更遠，從而減慢了通訊速度並增加了能源消耗。
當我們將此方法擴展到各種小晶片時，我們創建了所謂的網路封裝（NiP）。然而，由於有線連接主導數據傳輸，同樣的問題——延遲、能源效率低下和可擴展性有限——仍然存在。
為了解決這些問題，研究人員正在探索無線通訊在晶片層面。小晶片可以使用微型天線進行無線通信，而不是依賴電線。
太赫茲 (THz) 頻率，電磁波介於紅外線和微波之間，提供高速資料傳輸，使它們非常適合此應用。然而，太赫茲訊號對雜訊高度敏感，會擾亂通訊並使傳輸資料的解碼變得更加困難。
Floquet 工程：改進訊號檢測
我們的研究透過 Floquet 工程解決了這個問題，這項技術來自量子物理學當暴露於高頻訊號時，有助於控製材料中的電子行為。2,3,4] 這項技術使系統對某些頻率的響應更加靈敏，即使在嘈雜的條件下也能改善太赫茲無線訊號的檢測和解碼。
我們將此方法應用於二維半導體量子井（2DSQW）－一層非常薄的半導體材料，將電子運動限制在二維範圍內。這種設定增強了系統偵測太赫茲訊號的能力，即使在雜訊幹擾很高時也是如此。我們的研究是發表在IEEE 通訊選定領域期刊。
雙信令架構可實現更準確的通信
為了進一步改善噪音處理，我們開發了一種雙訊號架構，其中兩個接收器一起工作來監控訊號。這種設定允許系統根據電壓調整一個關鍵參數，稱為參考電壓。噪音水平檢測到。這種即時調整顯著提高了訊號解碼精度。
我們的模擬表明，與傳統的單接收器系統相比，這種雙訊號系統降低了錯誤率，確保了在嘈雜環境中的可靠通訊——這是晶片級無線通訊的關鍵要求。
透過克服雜訊和訊號衰減的挑戰，我們的雙訊號技術標誌著在小晶片開發高速、抗雜訊無線通訊方面取得了重大進步。這項創新使我們距離為未來技術創建更有效率、可擴展且更具適應性的運算系統又更近了一步。
這個故事是科學X對話，研究人員可以報告他們發表的研究文章的發現。造訪此頁面有關 Science X Dialog 以及如何參與的資訊。
更多資訊：Kosala Herath 等人，一種用於增強基於 Floquet 工程的晶片級無線通訊中的抗噪能力的雙信令架構，IEEE 通訊選定領域期刊（2024）。DOI：10.1109/JSAC.2024.33992061
Malin Premaratne 和 Govind P. Agrawal，《奈米級量子裝置的理論基礎》，劍橋大學出版社（2021 年）。數字號碼：10.1017/97811086344722Kosala Herath 等人，修飾量子霍爾系統的電荷傳輸特性的廣義模型，物理評論 B (2022)。
DOI：10.1103/PhysRevB.105.0354303Kosala Herath 等人，等離子體波導中修飾表面等離子體激元模式的 Floquet 工程，物理評論 B (2022)。
DOI：10.1103/PhysRevB.106.2354224Kosala Herath 等人，一種用於優化基於肖特基結的表面等離子體波導的 Floquet 工程方法，科學報告 (2023)。
DOI：10.1038/s41598-023-37801-x簡介：Kosala Herath 獲得理學學士學位
2018 年，他在斯里蘭卡莫拉圖瓦大學獲得電子和電信工程榮譽學士學位。
澳洲莫納什大學電機與電腦系統工程系博士學位。2018年至2020年，他在WSO2 Inc工作。
Ampalavanapillai Nirmalathas 獲得博士學位。墨爾本大學電機與電子工程學士學位。他目前擔任墨爾本大學工程與資訊科技學院代理院長、無線創新實驗室 (WILAB) 負責人以及電機與電子工程教授。他目前的研究興趣包括微波光子學、光無線網路整合、寬頻網路、光子儲存和邊緣運算以及電信和互聯網服務的可擴展性。自 2021 年以來，他一直擔任 IEEE 光子學會未來技術工作小組主席。2020 年至 2021 年，他擔任 IEEE 未來網路倡議光學工作小組聯合主席。他也是澳洲科學院國家資訊與通訊科學委員會副主席。
Sarath D. Gunapala 獲得博士學位。1986年獲得美國賓州匹茲堡大學物理學博士學位。1992年，他加入美國加州帕薩迪納加州理工學院美國太空總署噴射推進實驗室，現任紅外線光電探測器中心主任。他也是美國太空總署噴射推進實驗室的高級研究科學家和工程人員的主要成員。他撰寫了 300 多篇出版物，包括多篇有關紅外線成像焦平面陣列的書籍章節，並擁有 26 項專利。
Malin Premaratne 在墨爾本大學獲得了多個學位，包括理學士學位。數學學士學位分別於 1995 年、1995 年和 1998 年獲得電機與電子工程學士學位（一級榮譽）和博士學位。自2004 年以來，他一直在克萊頓莫納什大學高級計算和模擬實驗室領導高性能計算應用到複雜系統模擬的研究項目。學術委員會副主席。除了在莫納什大學的工作外，Premaratne 教授也是多所著名機構的客座研究員，包括加州理工學院噴射推進實驗室、墨爾本大學、澳洲國立大學、加州大學洛杉磯分校、澳洲大學紐約羅徹斯特和牛津大學。他發表了 250 多篇期刊論文和兩本書，並擔任多種領先學術期刊的副主編，包括IEEE 光子技術通訊,IEEE 光子學雜誌和光學和光子學的進展。Premaratne 教授在光學和光子學領域的貢獻獲得了許多獎學金的認可，包括美國光學學會 (FOSA)、美國光電儀器工程師學會 (FSPIE)、英國物理研究所 (FInstP) 院士）、英國工程技術學會(FIET ) 和澳洲工程師學會(FIEAust)。
引文：從量子到無線：利用太赫茲技術增強晶片級通訊（2024 年 9 月 25 日）檢索日期：2024 年 9 月 25 日來自 https://techxplore.com/news/2024-09-quantum-wireless-chip-scale-communication.html
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