该示意图突出了铁电栅鳍谱处理器的操作，其中聚合信号(由白光描绘)被分解为不同频率的组成带(由不同的电极颜色描绘)。图片来源:Roozbeh Tabrizian
佛罗里达大学的研究人员开发了一种新技术，利用半导体技术生产处理器，大大提高了在全球范围内传输大量数据的效率。这一创新登上了《自然电子》(Nature Electronics)杂志的最新封面，在人工智能的进步大幅增加需求之际，它将改变无线通信的格局。
传统上，无线通信依赖于平面处理器，这种处理器虽然有效，但受其二维结构的限制，只能在有限的电磁频谱范围内运行。uf设计的方法充分利用半导体技术的力量，将无线通信推进到一个新的维度。
研究人员已经成功地从平面处理器过渡到三维处理器，迎来了数据传输的紧凑和高效的新时代。
增强的数据传输和应用
佛罗里达大学电子与计算机工程系副教授Roozbeh Tabrizian博士的团队开发了三维处理器，他表示，随着世界越来越依赖于无缝连接和实时数据交换，这标志着无线通信发展的关键时刻。
他说:“更有效、更可靠地传输数据的能力将为新的可能性打开大门，推动智能城市、远程医疗和增强现实等领域的进步。”
该示意图突出了铁电栅鳍谱处理器的操作，其中聚合信号(由白光描绘)被分解为不同频率的组成带(由不同的电极颜色描绘)。图片来源:Roozbeh Tabrizian
目前，我们的手机和平板电脑中的数据被转换成电磁波，在数十亿用户之间来回传播。就像高速公路设计和交通信号灯确保城市交通高效流动一样，滤波器或频谱处理器在不同频率之间移动数据。
传统的局限性部分处理器
“一个城市的基础设施只能处理一定水平的交通，如果你继续增加汽车的数量，你就会遇到问题，”塔布里齐安说。“我们开始达到我们可以有效移动的最大数据量。处理器的平面结构不再实用，因为它们将我们限制在非常有限的频率范围内。”
随着人工智能和自主设备的出现，需求的增加将需要更多的交通信号灯，以多种不同频率的滤波器形式，将数据移动到预期的位置。
“把它想象成道路上和空中的灯，”塔布里齐安说。“它变得一团糟。只生产一个频率的芯片已经没有意义了。”
塔布里齐安和他在赫伯特·韦特海姆工程学院的同事们使用CMOS技术，即互补金属氧化物半导体制造工艺，来构建三维纳米机械谐振器。
“通过利用半导体技术在集成、路由和封装方面的优势，我们可以在同一芯片上集成不同频率相关的处理器，”Tabrizian说。“这是一个巨大的好处。”
三维处理器占用更少的物理空间，同时提供增强的性能和无限的可扩展性，这意味着它们可以适应不断增长的需求。
“这种全新的频谱处理器，将不同的频率集成在一个单片芯片上，是真正的游戏规则改变者，”电气和计算机工程系教务副主席大卫阿诺德说。Tabrizian博士针对多频段、频率灵活的无线电芯片组的新方法不仅解决了巨大的制造挑战，而且还允许设计师在日益拥挤的无线世界中想象全新的通信策略。简而言之，我们的无线设备将运行得更好、更快、更安全。”
参考文献:“三维成像电路”，马修·帕克，2024年2月20日，自然电子。DOI: 10.1038 / s41928 - 024 - 01131 - 1
包括Tabrizian、Faysal Hakim、Nicholas Rudawski和Troy Tharpe在内的研究小组于2019年开始研究这种处理器的新方法。他们得到了美国国防部高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency)的资助。该机构是美国国防部的一个机构，负责为国家安全投资突破性技术。
