California Üniversitesi, Irvine (UC Irvine) Samueli Mühendislik Okulu’ndaki elektrik mühendisleri, veri iletiminde çığır açacak yeni bir alıcı-verici (transceiver) icat etti. 140 gigahertz frekans aralığına ulaşan bu yeni teknoloji, fiziksel fiber optik kabloların sunduğu hızlara kablosuz olarak erişebiliyor. Bu gelişme, 6G ve gelecekteki “FutureG” veri iletim protokollerine geçişin temel taşlarını döşüyor.
Dijital ve Analog İşlemede Hibrit Mimari
Araştırmacılar, bu yüksek hıza ulaşabilmek için dijital ve analog işlemeyi harmanlayan benzersiz bir mimari tasarladı. Ortaya çıkan silikon çip sistemi, hem bir verici hem de bir alıcıdan oluşuyor. Bu sistem, mevcut teknolojilere kıyasla dijital sinyalleri çok daha hızlı işleyebiliyor ve bunu yaparken enerji verimliliğini maksimum düzeyde tutuyor.
UC Irvine Nanoscale Communication Integrated Circuits (NCIC) Laboratuvarı ekibi, çalışmalarını IEEE Journal of Solid-State Circuits dergisinde yayımlanan iki ayrı makalede detaylandırdı. Makalelerden ilki, mühendislerin “bit’ten antene” (bits-to-antenna) olarak adlandırdığı verici teknolojisini; ikincisi ise “antenden bit’e” (antenna-to-bits) olarak tanımlanan alıcı teknolojisini ele alıyor.
Kablosuz Fiber Bağlantı Kablosu
NCIC Laboratuvarları Direktörü ve makalelerin kıdemli yazarı Profesör Payam Heydari, teknolojiyi şu sözlerle tanımlıyor: “Bu teknolojiye ‘kablosuz fiber bağlantı kablosu’ diyoruz çünkü fiziksel kablolar olmadan fiber optiğin o baş döndürücü hızını sunuyor. Mevcut 5G standartlarının çok üzerinde bir frekans aralığı olan F-bandında çalışarak, makinelerin, robotların ve veri merkezlerinin iletişim kurma şeklini dönüştürecek devasa bant genişlikleri sunabiliyoruz.”
Heydari, bu başarının uzun vadeli bir stratejik vizyonun sonucu olduğunu belirtiyor. Ekip, geleneksel çip mimarilerinin enerji tüketen veri dönüştürücüler nedeniyle bir performans duvarına çarpacağını öngörerek, 2020 yılında bu konsept üzerinde çalışmaya başladı.
Enerji Darboğazını Aşmak İçin Analog Çözüm
Saniyede 100 gigabit hıza (mevcut kablosuz cihazların 100 katı) ulaşmak, geleneksel yöntemlerle çipin aşırı ısınmasına neden oluyordu. Profesör Heydari, bu sorunu aşmak için devre topolojisini temelden yeniden düşündüklerini belirtiyor:
“Yüksek hızlarda dijital ve analog arasındaki sınırın değişmesi gerektiğini anladık. Ağır yükü analog alana taşıyarak, standart 5G çiplerini sınırlayan verimsizlikleri ortadan kaldırdık. Eğer geleneksel yöntemlere bağlı kalsaydık, yeni nesil cihazların pil ömrü dakikalar içinde tükenirdi. Bizim çözümümüz, karmaşık hesaplamaları güç tüketen dijital alan yerine analog alanda gerçekleştirerek bu sınırları aşıyor.”
Geliştirilen uçtan uca alıcı-verici, saniyede 120 gigabit hızında çalışıyor. Bu hız, birden fazla 4K filmin göz açıp kapayıncaya kadar transfer edilmesine olanak tanıyor.
Verici ve Alıcı Zorluklarının Üstesinden Gelmek
Federal İletişim Komisyonu (FCC) ve 6G standart kuruluşları, 100 gigahertz spektrumunu yeni sınır olarak görüyor. Ancak bu hızlarda, dijital-analog dönüştürücüler (DAC) kullanan geleneksel vericiler, “DAC darboğazı” adı verilen bir sorunla karşılaşıyor.
Eski bir UC Irvine araştırmacısı olan ve şu anda Marvell Technology Inc.’de çalışan Zisong Wang, geliştirdikleri vericinin DAC’yi tamamen ortadan kaldırdığını belirtiyor. Sinyaller, üç senkronize alt verici kullanılarak doğrudan radyo frekansı alanında oluşturuluyor. Wang bu durumu, “Havalimanına koşarken bavul hazırlamaya çalışmak yerine, evden çıkmadan önce bavulu mükemmel bir şekilde hazırlamaya benziyor” şeklinde özetliyor.
Bu yöntem, çipin aşırı ısınmadan daha fazla veri göndermesini sağlıyor. Bu verimlilik; internete bağlı ürünlerin, otonom araçların ve yapay zeka uygulamalarının yerel cihazlarda çalıştırıldığı “AI edge computing” döneminin başlaması için hayati önem taşıyor.
Akıllı Alıcı Mimarisi
Verici tarafındaki yenilikler kadar alıcı tarafındaki gelişmeler de büyük önem taşıyor. Qualcomm’da görev yapan eski araştırmacı Youssef Hassan, geleneksel alıcıların bu kadar hızlı veriyi yakalamakta zorlandığını ve çok fazla güç tükettiğini vurguluyor:
“120 Gbps’lik bir sinyali dijitalleştirmek, normalde bir akıllı telefon için çok fazla olan wattlarca güç gerektirir. Biz, elektronikleri daha çok çalışmaya zorlamak yerine daha akıllı çalışacak bir alıcı tasarladık. ‘Hiyerarşik analog demodülasyon’ adını verdiğimiz bir teknikle, sinyali dijitalleştirmeden önce analog alanda katmanlarına ayırarak veriyi çok daha az güçle elde ediyoruz.”
22 nanometre teknolojisiyle üretilen alıcı çipi, yalnızca 230 miliwatt güç tüketiyor; bu da onu taşınabilir cihazlar için son derece verimli kılıyor.
Geleceğin Veri Merkezleri ve Maliyet Avantajı
Bu yeni mimari, sadece 140 gigahertz aralığında iletişimi mümkün kılmakla kalmıyor, aynı zamanda seri üretime uygun yapısıyla maliyetleri düşürme potansiyeli de taşıyor. Profesör Heydari, inovasyonun veri merkezlerindeki kilometrelerce karmaşık bakır kablo ihtiyacını ortadan kaldırabileceğini söylüyor:
“Veri çiftliği operatörleri, sunucu rafları arasında ultra hızlı kablosuz bağlantılar kurarak donanım, soğutma ve güç maliyetlerinden önemli ölçüde tasarruf edebilirler.”
Araştırma projesinde standart yarı iletken üretim hizmetlerinin kullanılması, bu yüksek performanslı çiplerin mevcut üretim süreçleriyle inşa edilebileceğini de kanıtlıyor.
Kaynakça: techxplore.com/news/2026-01-wireless-transceiver-rivals-fiber-optic.html
Haberi Derleyen: Hasan Ongan
