Агентство передовых оборонных исследовательских проектов при Министерстве обороны США — DARPA — удостоилось места в Книге рекордов Гиннесса за самую быструю в мире интегральную микросхему, работающую на частоте 1 ТГц.
Новинке, к созданию которой причастная компания Northrop Grumman, удалось потеснить с пьедестала нынешнего абсолютного «рекордсмена», который способен работать на частоте всего лишь 850 ГГц. К слову, предыдущая микросхема также принадлежала Northrop Grumman и была выполнена в рамках программы, финансируемой DARPA.
В теории компьютеры и радиосистемы, работающие в терагерцовом диапазоне частот, отличаются рядом специфических особенностей, делающих его весьма привлекательным для широкого круга фундаментальных и прикладных исследований в области физики, химии, биологии и медицины. Микросхемы, подобные той, к созданию которой причастна DARPA, могут применяться для создания портативных трикодеров, сканеров безопасности и беспроводных сетях с передачей данных в сотни раз быстрее, чем в нынешних Wi-Fi-сетях, использующих частотных диапазоны 2,4 и 5 ГГц.
Американское ведомство уже достаточно давно заинтересовано в создании подобных чипов – не так для сверхбыстрых компьютеров (хотя этот сценарий использования также рассматривался), как для излучения радиоволн в субмиллиметровой части терагерцового диапазона. Эти электромагнитные волны, которые часто называют Т-лучами, представляют собой лучший способ для улучшения широкого спектра устройств и систем, от различных радаров, систем получения/обработки изображений и разведывательных систем и до беспроводных сетей, обладающих огромной пропускной способностью.
Как можно себе представить, создание микросхемы с частотой переключения транзисторов на уровне одного триллиона раз в секунду – задача не из легких. Ключевым элементом разработки, скорее всего, является 10-ступенчатый монолитный усилитель, разработанных DARPA в сотрудничестве с Northrop Grumann. Отмечается, что при его создании использовались доступные сегодня технологии КМОП. Деталей о микросхеме пока нет, но по одной из версий в ней используются транзисторы, изготовленные из фосфида индия, обеспечивающем более высокие частоты переключения по сравнению с обычными полупроводниками из кремния и арсенида галлия.
Сообщается, что созданная инженерами DARPA/Northop микросхема обладает превосходными свойствами, что должно обеспечить дальнейшее продвижение от лабораторного стола к практическому применению. На частоте 1 ТГц коэффициент усиления равен 9 дБ, а на частоте 1,03 ТГц — 10 дБ.
Конечно, интегральный усилитель – это только часть терагерцового пазла. Чтобы обеспечить возможность излучения практичных Т-лучей понадобятся рабочие приемопередатчик и антенна, на создание которых DARPA понадобится еще некоторое время. Тем не менее, возможность создания транзисторов с частотой переключения на уровне 1 ТГц немногих оставит равнодушными. Это не означает скорейшего появления суперкомпьютеров, работающих в терагерцовом диапазоне (энергетические требования и тепловыделение подобным систем будут чрезвычайно большими). Но это дает возможность представить тернистый путь к будущему, в котором все, начиная от компьютеров и заканчивая беспроводными сетями и медицинским оборудованием, будет улучшено технологиями, на данный момент кажущимися невозможными.
