Німецькі вчені створили чип зі швидкістю понад 500 Гбіт за секунду

• Німецькі вчені створили кремній-германієвий чип, який досяг рекордної швидкості обробки сигналів понад 500 Гбіт за секунду.
• Розробка може суттєво вплинути на телекомунікації, дата-центри та системи штучного інтелекту завдяки високій пропускній здатності і зниженому енергоспоживанню.

Дослідники з Німеччини представили новий кремній-германієвий чип, який встановив світовий рекорд у швидкості обробки сигналів. Розробка може вплинути на розвиток штучного інтелекту, дата-центрів і мереж нового покоління.

Група вчених із Інституту Гайнца Ніксдорфа при Падерборнському університеті в Німеччині створила кремній-германієвий чип, який досяг рекордного поєднання швидкості дискретизації та пропускної здатності в схемі типу track-and-hold. Це один із ключових компонентів сучасних систем обробки сигналів, який відповідає за перетворення аналогових сигналів у цифрові. Про це пише Interestingengineering.

Дивіться також Виробництво чипів стрімко дорожчає – як це вплине на користувачів

Як новий чип може змінити передачу даних?

Розробку створили в межах проєкту PACE. За словами дослідників, це найвищий показник комбінованої швидкості вибірки та пропускної здатності, який коли-небудь демонстрували для подібних систем.

Простіше кажучи, чип здатний "захоплювати" надзвичайно швидкі сигнали та миттєво переводити їх у цифровий формат для подальшої обробки. Саме така функція лежить в основі сучасних телекомунікаційних систем, хмарної інфраструктури, серверів і систем штучного інтелекту, де потрібно працювати з величезними потоками інформації в реальному часі.

Команда повідомила, що система здатна передавати понад 500 гігабітів даних за секунду в одному каналі при використанні квадратурної амплітудної модуляції. У багатоканальних конфігураціях швидкість потенційно може перевищити 100 терабітів за секунду. Такий рівень продуктивності особливо важливий для магістральних мереж зв'язку та майбутніх центрів обробки даних.

Однією з ключових особливостей розробки стало використання кремній-германієвої технології. Вона дозволяє збільшити швидкість перемикання транзисторів і водночас зменшити енергоспоживання. Це критично важливо для систем нового покоління – від мереж 5G і 6G до автономного транспорту, промислових сенсорів та інфраструктури штучного інтелекту.

Дослідники зазначають, що сучасні аналого-цифрові перетворювачі на базі кремнію вже працюють на дуже високих швидкостях. Проте одночасне покращення і швидкості дискретизації, і пропускної здатності тривалий час залишалося складною технічною проблемою. Саме на оптимізації цих двох параметрів і зосередилась команда.

"Трансивери є своєрідними "послами" між аналоговим і цифровим світом. Вони виконують дві функції одночасно: передають цифрові дані та приймають інформацію ззовні", – пояснив науковий співробітник проєкту Максим Вайцель.

Вища пропускна здатність напряму впливає на ефективність серверів, дата-центрів і мережевого обладнання. Наприклад, швидші мережеві карти можуть суттєво підвищити продуктивність хмарних систем та прискорити роботу сервісів штучного інтелекту.

Окремим викликом для команди стали вимірювання на настільки високих частотах. Дослідники пояснюють, що навіть мінімальні похибки можуть спричиняти фазові шуми або викривлення сигналу.

"Ми працювали з надзвичайно високими частотами, а це вимагає максимальної точності. Навіть найменші помилки викликали небажані відбиття або так званий фазовий шум", – зазначив Вайцель.

Для перевірки роботи чипа команда використовувала складні симуляції та високопродуктивні обчислювальні системи. За словами авторів, продуктивність нового чипа виявилася настільки високою, що наблизилася до меж можливостей сучасного вимірювального обладнання.

Вайцель також наголосив, що в епоху штучного інтелекту швидкість стає стратегічною перевагою. Великі мовні моделі, обробка даних у реальному часі та хмарні сервіси потребують дедалі швидшої інфраструктури.

Як пише Electronics for u, розробка також демонструє зростаючу роль нових напівпровідникових матеріалів. Кремній-германій поєднує простоту виробництва кремнію з покращеними електронними характеристиками, що робить його перспективним для майбутніх поколінь процесорів і телекомунікаційних систем.

У проєкті також брали участь дослідники з RWTH Aachen University, Karlsruhe Institute of Technology та німецького наукового центру DESY.