Une nouvelle façon d'exploiter le spectre radio térahertz (THz) pourrait s'avérer suffisamment rentable et fiable pour commercialiser de nouveaux, fréquences sous-utilisées pour les applications à volume élevé pour la 5G et au-delà.

Développé au KTH Royal Institute of Technology, une nouvelle génération de méthodes et de micro-matériel est actuellement utilisée dans un banc d'essai par le fournisseur de réseaux Ericsson pour exécuter une liaison sans fil entièrement fonctionnelle fonctionnant entre 110 et 170 GHz dans son laboratoire de Lindholmen en Suède.

L'auteur principal James Campion du Département des micro et nanosystèmes de KTH, dit que la solution consiste à exploiter le silicium pour créer un prix abordable, alternatives évolutives aux solutions matérielles existantes. Les auteurs ont rapporté leurs résultats récemment dans Transactions IEEE sur la science et la technologie térahertz .

« Nous présentons la première intégration de circuits actifs en silicium-germanium avec des guides d'ondes micro-usinés en silicium, " dit-il. " Et pour la première fois, des procédés de qualité industrielle sont utilisés pour fabriquer tous les composants du système, avec l'assemblage automatisé des systèmes THz."

Il dit que les actionneurs microélectromécaniques intégrés, qui sont possibles dans les procédés micro-usinés au silicium, permettre la création de systèmes accordables à faible coût dans cette approche. Les guides d'ondes micro-usinés sont fabriqués au laboratoire Electrum de KTH à Kista, avec des circuits intégrés de pointe conçus par des chercheurs d'Ericsson et Chalmers fabriqués à Infineon Technologies.

La reconnaissance du fait que les fréquences THz sont nécessaires pour soutenir la croissance continue du trafic de données dans le monde a conduit à une recherche de moyens d'activer la bande 100-500 GHz à des fins commerciales. Aux Etats-Unis., les bandes comprises entre 100 et 300 GHz ont été attribuées par la Federal Communications Commission pour être utilisées dans les applications de communication, offrant une voie pour une commercialisation future.

Campion affirme que la solution renverse deux obstacles majeurs à la fourniture de produits compacts, des liaisons de communication à haut débit point à point à faible coût dans cet espace fréquentiel. Le premier est le coût des circuits actifs, qui repose désormais sur la fragilité, substrats minces qui ne peuvent être fabriqués qu'en petits volumes; seconde, les guides d'ondes métalliques nécessitant une précision de l'ordre de la dizaine de microns.

"Cela limite les fréquences THz à des prototypes uniques ou à des applications scientifiques et de recherche uniquement, " dit Campion. Ces systèmes traditionnels nécessitent également un assemblage manuel précis et ne peuvent pas être produits en vrac, il dit.

« Le spectre de fréquences térahertz doit être utilisé pour prendre en charge les augmentations continues du trafic mondial de données sans fil, " dit-il. " La 5G ne sera pas suffisante - de nouvelles solutions avec une bande passante plus élevée sont nécessaires au-delà de la 5G. "

"Notre approche peut réduire considérablement le coût du matériel et permettre ainsi une utilisation généralisée du spectre THz, tandis que l'évolutivité permet des applications distribuées pour l'Internet des objets et des réseaux massifs de capteurs miniaturisés."