新加坡与日本合作研发超高速芯片 数据传输速度超5G技术10至100倍

盖世汽车讯 据外媒报道，为了超越第五代电信标准（5G）的数据传输速度，新加坡南洋理工大学（NTU Singapore）与日本大阪大学（Osaka University）科学家们合作，利用光子拓补绝缘体概念，打造了一款新型芯片。

（图片来源：新加坡南洋理工大学）

研究人员们表示，他们的芯片可以传输太赫兹波（THz），每秒可传输11GB（Gbit/s）的数据，实时传输4K高清视频，而且超过5G无线通信10 Gbit/s的理论数据传输速度。

THz波是电磁波谱的一部分，介于红外光波和微波之间，是高速无线通信的新技术。不过，在太赫兹波能够可靠地应用于电信领域之前，还需要解决一些基本挑战。最大的两个问题是在晶体或空心电缆等传统波导管中会有材料缺陷和传输错误率。

不过，此类问题可利用光子拓补绝缘体（PTI）进行解决，PTI可以让光波在绝缘体的表面和边缘传导，而不通过材料进行传导，就像火车沿着铁路行驶一样。

当光沿着光子拓补绝缘体进行传播时，可被重新定向绕过尖角，而且它的流动不会受到材料缺陷的干扰。

（图片来源：新加坡南洋理工大学）

通过设计一种带有一排排三角形孔的小型硅芯片，小三角形与大三角形指向相反的方向，光波就可以得到“拓补保护。” 此类全硅芯片可以毫无差错地传输信号，并在10个尖角处以11 Gbit/s的速度传输THz波，从而克服硅制造过程中可能出现的材料缺陷。

此次发现为更多PTI THz互联铺平了道路，即将电路中各种元件连接起来的结构，可集成到无线通信设备中，为下一代6G通信提供前所未有的高速数据传输，可比5G快10至100倍。

研究人员表示：“随着第四次工业革命的出现，智能设备、远程摄像头和传感器等物联网（IoT）设备得到迅速采用，此类设备都需要无线处理大量数据，并依赖通信网络进行超高速和低延迟处理。通过利用THz技术，可以促进芯片内以及芯片间的通信，为人工智能和基于云的技术提供支持，如网联自动驾驶汽车，此类汽车就需要将数据快速传输至附近的其他汽车和基础设施，以更好地进行导航，避免发生事故。”

研究人员认为，通过利用目前的硅制造工艺设计和打造一个微型平台，就可以将新型高速THz互联芯片轻松集成至电子和光子电路设计中，并有助于让THz在未来得到更广泛的采用。THz互联技术的潜在应用领域包括数据中心、IoT设备、大量多核CPU（计算芯片）和远程通信技术，如电信和Wi-Fi等无线通信。