Учени от Масачузетския технологичен институт (MIT) доближиха мечтата за използване на терахерцови вълни до реалността, като представиха устройство, способно да генерира мощно терахерцово излъчване директно върху микрочип.

Терахерцовите вълни, които се намират между микровълните и инфрачервената светлина, могат не само да предават огромни количества данни за бъдещите 6G мрежи, но и да проникват през плътни материали като рентгеновите лъчи, но без опасния йонизиращ ефект. Проблемът е, че високата им честота позволява да се предава повече информация, но също така създава предизвикателства: вълните бързо се поглъщат от водните пари, губят се в обичайните електронни материали като медта, а методите за генерирането им често са обемисти или с ниска мощност.

Това предизвикателство е особено актуално при проектирането на чипове, тъй като разликата в диелектричната константа между силиция и въздуха води до значително отражение на вълните в интерфейса. Един от традиционните подходи – използването на силициеви лещи за усилване на излъчването се оказа неефективен поради високата цена и значителния размер на тези елементи.

За да заобиколят този проблем, изследователите са разработили специална перфорирана пластина, поставена на задната страна на чипа.

Tази структура, състояща се от силициеви елементи и въздушни пролуки, има междинна диелектрична константа, което позволява на вълните да се движат по-свободно от силиция към въздуха и да се сведат до минимум загубите.

Новото устройство включва интегрирани усилватели, последвани от честотно умножение, удвоители на честотата и широколентови антени, което позволява работа в диапазона от 232 до 260 GHz. Използването на мощни транзистори на Intel с напрежение до 6,3 волта и честоти до 290 GHz осигурява пикова излъчена мощност от 11,1 dBm – стойност, която надхвърля резултатите на подобни решения в диапазона 200-300 GHz. Такъв чип, използващ CMOS технология и разполагащ с евтина и мащабируема перфорирана пластина би могъл да намери приложение във високопрецизното радарно изобразяване, широколентовите безжични комуникации и дори в съвременната медицинска диагностика.

Въпреки този успех остават предизвикателствата, свързани с управлението на температурата и плътността на тока, които могат да съкратят живота на транзистора, а разсейването на топлината ще стане още по-голям проблем с увеличаването на мащаба на системата. Въпреки това изследователите са уверени, че с напредъка на технологиите и подобренията в системите за охлаждане тези предизвикателства могат да бъдат преодолени през следващите две до четири години. Експертите отбелязват, че този пробив във високочестотната електроника открива нови възможности за по-нататъшно развитие на технологиите, дори въпреки съществуващите физически ограничения, свързани с характеристиките на транзисторите и загубите при свързване.