Zvětšit obrázek

Struktura nového polovodičového prvku pro vysokorychlostní bezdrátový přenos dat. Kredit: Rohm Co. a Osaka University)

I když by se to tak na první pohled mohlo zdát, název japonské firmy Rohm neskrývá jméno zakladatele, jak to bývá zvykem, ale jde o akronym z počátečních písmen slov „rezistor“, „ohm“ a anglického „reliability“, tedy spolehlivost. Již z toho lze usoudit, že se tato, před 52 lety založená firma snaží na vysoce konkurenčním trhu prosadit kvalitními nejmodernějšími polovodičovými součástkami. U těchto elektronických technologiích má již samotná informace „Made in Japan“ punc důvěryhodnosti. I firmě Rohm se daří natolik, že může štědře dlouhodobě podporovat výzkum a tato investice se jí mnohonásobně zúročuje.

Před několika dny se v japonských médiích objevila zpráva, která představuje výsledek úspěšného partnerství mezi společností Rohm Ltd. a Ósackou univerzitou – miniaturní polovodičovou součástku, která dokáže bezdrátově přenášet (vysílat i přijímat) data rychlostí porovnatelnou s tou, jež umožňují optické kabely.  

Asi 2 x 1 x 1 cm „velký“ polovodičový prvek obsahuje miniaturní oscilátor i detektor, oba pracující na principu rezonanční tunelové diody (RTD). V testech výzkumníci mezi dvěma takovými čipy, kdy jeden plnil funkci vysílače a druhý přijímače, bezdrátově přenášeli rychlostí 1,5 gigabitů za sekundu videozáznam s vysokým rozlišením. Pro modulaci použili již existující modulační a demodulační systém vytvořený pro RT diody. Právě díky integraci obou funkcí lze novou součástku zabudovat do různých zařízení pro jejich vzájemnou komunikaci.  

Rezonanční obvod (viz detail na obrázku) má plochu jenom 1,5 x 3 mm a kromě rezonanční tunelové diody je v polovodičovém podkladu zabudovaná anténa, která zlepšuje směrování a zvyšuje efektivitu přenášení dat. Detekční obvod se také má čím pochlubit – má čtyřnásobně vyšší citlivost než stávající konkurence pracující v teraherzovém pásmu. 

Zvětšit obrázek

Terahertzové pásmo je spektrální oblast mezi mikrovlnami a infračerveným zářením. Nabízí doposud málo prozkoumaný prostor pro různé aplikace (viz video). Jednou z nich je vysokorychlostní bezdrátový přenos dat na krátkou vzdálenost například mezi různými mobilními přístroji. Podle Shin’ichiro Hayashi, Kodo Kawase: Terahertz-wave Parametric Sources

Rychlost 1,5 gigabitů za sekundu znamená smysluplně odvysílat data zapsaná do přesně stanovené posloupnosti jedné miliardy a pět set milionů „nul a jedniček“, což představuje  nový světový rekord. Tým na přenos využil 300GHz frekvenci, což je elektromagnetické záření s vlnovou délkou okolo jednoho milimetru, spadající do spektrální oblasti mezi radiové vlny a daleké infračervené světlo. Má to racionální důvod. V Japonsku je v současnosti pásmo s frekvencemi nižšími než 275 GHz vyhrazeno rádiovému vysílání a pro bezdrátovou komunikaci jsou vyčleněné 7 GHz vlny. Na zvýšení přenosové rychlosti v tak úzkém pásmu je proto nevyhnutné použít složitých modulačních metod, které zvyšují energetickou náročnost.
Na druhé straně však oblast frekvencí vyšších než 275 GHz, kam spadají i terahertzové vlny, není obsazena pro rádiové vysílání a umožňuje využití širšího frekvenčního pásma. To dovoluje zvyšovat přenosové rychlosti pomocí jednodušší modulační metody při nižší energetické spotřebě. Japonští výzkumníci se nechali slyšet, že 1,5 gigabity to zdaleka nekončí a budoucnost přinese čipy, které budou přenášet data rychlostí 30 gigabitů za sekundu. 

Výroba nového čipu již teď vyjde jen na několik set jenů, tedy několik dolarů (jen je asi 0,013 USD). Jeho ještě levnější "velkovýroba" by se měla rozběhnout do tří – čtyř let a objevit by se mohl ve všech zařízeních, kterým by rychlý a přesný bezdrátový přenos velkého množství dat na krátkou vzdálenost přidal na komerční hodnotě - chytré mobily, počítače nebo třeba televizory, kterým by pak stačila jen jedna "šňůra" - elektrická... Přínosem by byla kromě rychlosti přenosu i kompatibilita vzájemné mezipřístrojové komunikace, jejíž pole působnosti však s největší pravděpodobností zůstane "indoor".

Aby bylo zřejmé, jak je nový elektronický prvek vývojově vpředu, mediální zpráva pro porovnání uvádí, jaká je situace v Evropě a USA, kde také zkoumají možnost využití teraherzových vln, ale zatím se prý nejvyšší dosažená přenosová rychlost pohybuje okolo desetiny gigabitů, tedy sta milionů bitů za sekundu a to pomocí čipu, který zabere plochu 20 centimetrů krychlových. Navíc v propočtu prý vyjde na několik milionů jenů, tedy na desetitisíce amerických dolarů. 

Zdroj: NIKKEI, TechOn