Weltrekord für IHP-Schaltung

Die Testumgebung: In der Antennenmesskammer konnte die ultraschnelle Datenübertragung nachgewiesen werden. © IHP / The test bed: Ultra-fast data transmission was demonstrated in the antenna measurement chamber.© IHP

Unter dem Mikroskop: Der vierkanalige Transceiver. © IHP / Under the microscope: the four-channel transceiver. © IHP

Weltrekord made in Frankfurt (Oder): Die entworfene Schaltung wurde im IHP Reinraum gefertigt , die Chips anschließend gesägt und getestet. © IHP / World record made in Frankfurt (Oder): The designed circuit was manufactured in the IHP clean room, the chips were then diced and tested. © IHP

Einen neuen Geschwindigkeitsweltrekord haben Forschende am IHP – Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik aufgestellt. Die von den Wissenschaftlern in Frankfurt (Oder) entworfene Schaltung kann drahtlos Daten mit bis zu 200 Gigabit pro Sekunde übertragen. Damit übertrifft sie den bisherigen Rekord, zuletzt im Jahr 2019 veröffentlich, der bei rund 120 Gigabit pro Sekunde lag. Die Ergebnisse der Entwicklung wurden, nach der Prüfung durch Fachleute im Peer-Review-Verfahren, im renommierten „IEEE Journal of Solid-State Circuits“-Magazin veröffentlicht. Ein Forschungsteam am IHP hat damit weltweit zum ersten Mal die generelle Machbarkeit von extrem hohen Datenübertragungen im sogenannten D-Band (Frequenzen zwischen 110 und 170 GHz) bewiesen und eine Grundvoraussetzung geschaffen, um Anwendungen für die nächste Generation der Mobilkommunikation (6G) zu realisieren.

Ein Durchbruch ist IHP-Wissenschaftler Alper Karakuzulu und seiner Arbeitsgruppe unter Leitung von Dr. Andrea Malignaggi gelungen. Die Experten für Kommunikationsschaltungen mit hoher Datenrate Kommunikationsschaltungen höchster  Datenraten haben innerhalb der 130-nm-SiGe-BiCMOS-Technologie einen neuen Chip entwickelt, der Sender, Empfänger und On-Chip-Antennen enthält und  eine Datenübertragung von 200 Gigabit pro Sekunde ermöglicht. „Unser Entwurf wurde bis ins letzte Detail simuliert, bevor die Schaltung in die Fertigung ging“, erläutert Dr. Andrea Malignaggi. Die im IHP-Reinraum gefertigten Mikrochips wurden anschließend ausgiebig getestet, und die Leistungsfähigkeit in der Antennenmesskammer des IHP gemessen, in der es keine ablenkende Strahlung gibt. Das Ergebnis, die Übertragung über eine Reichweite von zunächst 15 Zentimetern, ist Basis für die Weiterentwicklung der Technologie. „Um für den Mobilfunkbereich 6G realisieren zu können, brauchen wir eine ganz neue Architektur. Pikozellen sind ein Beispiel dafür. Diese Funkzellen sollen sehr hohe Datenraten auf kurzer Entfernung ermöglichen, beispielsweise in Konferenzräumen oder im privaten Bereich, wenn Mobiltelefone, Fernseher und andere Geräte miteinander vernetzt sind“, erklärt Dr. Andrea Malignaggi. Durch die Weiterentwicklung der integrierten Bauelemente und Schaltungsblöcke des einzelnen Chips, die Integration weiterer Antennen sowie die Kombination mehrerer Mikrochips zu komplexen Systemen wird es künftig möglich sein, Daten ultraschnell auch über eine größere Entfernung zu übertragen.

Das IHP bringt seine Expertise aktuell in zwei bedeutenden Forschungsprojekten im Bereich der 6G-Entwicklung ein. Das EU-Projekt „Open6GHub - 6G für Mensch, Umwelt & Gesellschaft“ soll im europäischen Kontext Beiträge zu einem globalen 6G-Harmonisierungsprozess und -Standard liefern. Das 6G Research and Innovation Cluster, kurz 6G-RIC ist ein Forschungszentrum, das die wissenschaftlichen und technischen Grundlagen für 6G auf allen Technologieebenen schaffen soll, vom Funkzugang über Kernnetze bis hin zu Glasfasertransportnetzen. Das IHP liefert mit seiner Forschung somit einen wichtigen Beitrag, um die technologische Souveränität sowie die Position Deutschlands und Europas im internationalen Wettbewerb um 6G zu stärken.