Uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Wang Cheng, do Departamento de Engenharia Elétrica (EE) da City University of Hong Kong (CityUHK), desenvolveu um chip fotônico de micro-ondas líder mundial que é capaz de realizar processamento e computação de sinais eletrônicos analógicos ultrarrápidos usando óptica.



O chip, que é 1.000 vezes mais rápido e consome menos energia que um processador eletrônico tradicional, tem uma ampla gama de aplicações, abrangendo sistemas de comunicação sem fio 5/6G, sistemas de radar de alta resolução, inteligência artificial, visão computacional e processamento de imagem/vídeo. .

As descobertas da equipe foram publicadas na Nature em um artigo intitulado "Motor integrado de processamento fotônico de micro-ondas de niobato de lítio". É uma pesquisa colaborativa com a Universidade Chinesa de Hong Kong (CUHK).

A rápida expansão das redes sem fio, da Internet das Coisas e dos serviços baseados em nuvem impôs demandas significativas aos sistemas subjacentes de radiofrequência. A tecnologia fotônica de micro-ondas (MWP), que utiliza componentes ópticos para geração, transmissão e manipulação de sinais de micro-ondas, oferece soluções eficazes para esses desafios. No entanto, os sistemas MWP integrados têm lutado para alcançar simultaneamente processamento de sinais analógicos de altíssima velocidade com integração em escala de chip, alta fidelidade e baixo consumo de energia.

"Para enfrentar esses desafios, nossa equipe desenvolveu um sistema MWP que combina conversão eletro-óptica (EO) ultrarrápida com processamento de sinal multifuncional de baixa perda em um único chip integrado, o que não foi alcançado antes", explicou o professor Wang.

Esse desempenho é possibilitado por um mecanismo de processamento MWP integrado baseado em uma plataforma de niobato de lítio (LN) de película fina capaz de realizar tarefas multifuncionais de processamento e computação de sinais analógicos.

"O chip pode realizar computação analógica de alta velocidade com larguras de banda de processamento ultra-amplas de 67 GHz e excelente precisão de computação", disse Feng Hanke, Ph.D. aluno da EE e primeiro autor do artigo.

A equipe tem se dedicado a pesquisar a plataforma fotônica integrada do LN há vários anos. Em 2018, colegas da Universidade de Harvard e dos laboratórios Nokia Bell desenvolveram os primeiros moduladores eletro-ópticos integrados compatíveis com CMOS (semicondutor de óxido metálico complementar) do mundo na plataforma LN, estabelecendo as bases para o atual avanço da pesquisa. O LN é referido como o "silício da fotônica" por sua importância para a fotônica, comparável ao silício na microeletrônica.

Seu trabalho abre um novo campo de pesquisa, ou seja, fotônica de micro-ondas LN, permitindo chips fotônicos de micro-ondas com tamanhos compactos, alta fidelidade de sinal e baixa latência; ele também representa um mecanismo de computação e processamento eletrônico analógico em escala de chip.

Mais informações: Cheng Wang, motor integrado de processamento fotônico de micro-ondas com niobato de lítio, Natureza (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07078-9. www.nature.com/articles/s41586-024-07078-9.
Informações do diário: Natureza

Fornecido pela Universidade Municipal de Hong Kong