Учёные из Калифорнийского университета создали беспроводной чип, который передаёт данные со скоростью 120 гигабит в секунду. Это примерно столько же, сколько можно получить на хорошем оптоволоконном кабеле. При этом устройство очень энергоэффективное. Технология проходит обкатку в лабораториях и может появиться на рынке через несколько лет.
Сейчас самый быстрый домашний Wi-Fi 7 достигает максимума 5–10 гигабит в секунду в идеальных условиях (когда роутер стоит рядом и стены не мешают). Мобильная связь 5G в городе даёт 2–5 гигабит в секунду, если повезёт. Так что скорость передачи данных при помощи нового кремниевого чипа в 12–24 раза выше лучших современных коммерческих беспроводных технологий.
На такой скорости можно скачать фильм в качестве 4K (весит примерно 25 гигабайт) меньше чем за две секунды. Но все-таки это изобретение пригодится больше при выполнении других задач.
В принципе, современных скоростей Wi-Fi и мобильного Интернета пользователям достаточны практически для всего: общения, просмотра видео, онлайн-игр и, конечно, работы. А вот в дата-центрах беспроводная связь просто не сможет обеспечить достаточный обмен данными. Поэтому единственный вариант сейчас – это прокладка коммуникаций посредством оптоволокна. Это стоит дорого: километры проводов, специальные разъёмы, охлаждение. И именно там новая технология может пригодиться.
Обычно беспроводные чипы работают так: сначала данные обрабатываются в цифровом виде, потом специальная микросхема превращает их в аналоговый радиосигнал, который потом и транслируется. Задача трансформации из цифры в аналоговый код требует много энергии. Чем выше скорость, тем больше электричества нужно на преобразование. При скорости 100+ гигабит в секунду обычный чип просто перегрелся бы и сгорел.
Команда профессора Паяма Хейдари из Университета Калифорнии решила сразу передавать цифровые данные в виде радиоволны, минуя промежуточный этап.
Чип работает на частоте 140 гигагерц. Для сравнения: обычный Wi-Fi использует частоты 2,4 и 5 гигагерц, а новый Wi-Fi 7 добавил диапазон 6 гигагерц. Калифорнийцы забрались в так называемый F-диапазон. Это частоты от 90 до 140 гигагерц, которые практически не используются, потому что сигнал в этом диапазоне плохо проходит сквозь стены. Но зато там огромная «полоса пропускания» — можно передавать информацию с огромной скоростью.
Новый кремниевый трансивер (этот самый чип) потребляет всего 230 милливатт энергии (примерно, как светодиодная лампочка в настольной лампе). Он сделан по стандартной технологии производства микросхем, значит, его можно выпускать на обычных заводах Samsung или GlobalFoundries без специального оборудования.
Главное ограничение технологии: она работает только на расстоянии нескольких метров и требует прямой видимости между передатчиком и приёмником. Стена или даже человек, прошедший между антеннами, блокирует сигнал. Поэтому заменить домашний Wi-Fi эта штука не сможет.
Зато она идеально подходит для дата-центров. Там серверные стойки стоят рядами в одном большом зале, без перегородок. Сейчас между ними протянуты сотни кабелей — это дорого и неудобно. Если поставить на каждую стойку по паре беспроводных чипов, они будут передавать данные по воздуху с той же скоростью, что и оптоволокно, но без лишних расходов на инфраструктуру.
Ещё одно применение — автоматизированные заводы и склады. Роботы Amazon, которые развозят товары по складу, или промышленные роботы на заводах Tesla постоянно обмениваются данными между собой и с центральным компьютером. Сейчас для этого либо тянут кабели (неудобно, механизмы постоянно находятся в движении), либо используют обычный Wi-Fi (медленно). Беспроводной чип на 120 гигабит решил бы эту проблему.
Третий вариант использования — будущие сети 6G. Это мобильная связь следующего поколения после 5G, которую планируют запустить в 2029–2030 годах. Регуляторы связи в США и Европе уже приглядываются к частотам выше 100 гигагерц для 6G. Калифорнийская технология может стать частью этой инфраструктуры: например, для связи между базовыми станциями на крышах зданий.
Создатели устройства говорят, что он должен быть дешевле в производстве, чем существующие решения, потому что в нём нет сложных и дорогих преобразователей цифрового сигнала в аналоговый. Но точную цену пока не называют.
Для понимания масштаба: обычный оптоволоконный передатчик для дата-центра на скорости 100 гигабит стоит от 500 до 1500 долларов. Более быстрые модели на 800 гигабит — от 3000 до 8000 долларов. Если кремниевый трансивер окажется в этом же ценовом диапазоне или дешевле, то компании с радостью его купят: установка одного беспроводного блока на стойку будет проще и выгоднее, чем прокладка десятков кабелей.
Сейчас в мире бум Искусственного интеллекта: Google, Microsoft, Amazon строят гигантские дата-центры для обучения нейросетей. Эти центры требуют в 36 раз больше оптоволоконных соединений, чем обычные серверы. Компания Corning (производитель оптоволокна) уже распродала весь склад и то, что будет произведено в этом году.
Когда-то Wi-Fi стал популярным не потому, что был лучше проводного Ethernet, а потому что людям было лень тянуть кабели по офису. Так и «беспроводной патч-корд» может стать нормой просто потому, что стекла и меди на всех не хватит.
