120 Гбит/с без проводов. Инженеры создали «воздушный патч-корд», который заменит мили кабелей в дата-центрах

Беспроводная связь, которая работает почти как оптоволокно, больше не звучит как фантастика. Инженеры Калифорнийского университета в Ирвайне (UC Irvine) разработали радиотрансивер, способный работать на частотах до 140 ГГц и передавать данные со скоростью, сопоставимой с физическими оптоволоконными кабелями. Разработка открывает дорогу к сетям 6G и FutureG и может радикально изменить подход к передаче данных.

Новый чип представляет собой полноценную систему из передатчика и приемника, созданную на основе необычной архитектуры, сочетающей аналоговую и цифровую обработку сигналов. Такой подход позволил добиться не только рекордной скорости, но и высокой энергоэффективности по сравнению с существующими решениями. По словам ученых, эту технологию можно сравнить с «беспроводным оптоволоконным патч-кордом» – она даёт скорость оптики без необходимости прокладывать кабели. Работа на так называемом F-диапазоне, который находится значительно выше частот современных сетей 5G, обеспечивает огромную пропускную способность и создаёт основу для будущих стандартов связи.

Идея новой архитектуры начала формироваться ещё в 2020 году, когда исследователи поняли, что классические микросхемы, основанные на смешанной аналогово-цифровой обработке, рано или поздно упрутся в пределы производительности и энергопотребления. Рост скоростей всегда сопровождался резким ростом потребления энергии, и при сохранении старых подходов батареи мобильных устройств разряжались бы за считаные минуты. Выходом стал перенос большей части сложных вычислений в аналоговую область, что позволило обойти ключевые ограничения традиционных цифровых решений.

В результате созданный трансивер способен работать на скорости 120 Гбит/с. Это достаточно, чтобы передать несколько фильмов в 4K практически мгновенно. При этом разработчики отказались от привычных энергозатратных цифро-аналоговых и аналого-цифровых преобразователей, которые считаются «узким местом» в высокоскоростных системах. Передатчик формирует сигнал сразу в радиочастотном диапазоне, а приёмник использует иерархическую аналоговую демодуляцию, позволяя извлекать данные ещё до этапа оцифровки. Такой подход резко снижает энергопотребление и делает технологию пригодной даже для портативных устройств.

Отдельно подчёркивается и практическая сторона проекта. Чип изготовлен по стандартному 22-нм техпроцессу, без экзотических производственных методов, что открывает путь к массовому выпуску и снижению стоимости. По мнению авторов разработки, технология может быть особенно востребована в дата-центрах, где она позволит отказаться от сложных медных соединений и заменить их сверхбыстрыми беспроводными каналами между серверными стойками. Это даст экономию на оборудовании, охлаждении и энергопотреблении.

Новая система связи на частотах около 140 ГГц рассматривается как важный шаг к следующему поколению беспроводных сетей. Она может стать технологической основой для будущих 6G-сетей, интернета вещей нового уровня, автономного транспорта и распределённых ИИ-систем, где требуется не только высокая скорость, но и минимальные задержки при передаче данных.