على هذا النحو، تلبي ADC متطلبات الإنتاجية والمعالجة المتزايدة بسرعة لمراكز البيانات المستندة إلى الذكاء الاصطناعي والسحابة، دون الحاجة إلى المساحة وانفجار الطاقة الذي يتم مشاهدته عادةً بمعدلات أخذ عينات عالية جدًا.
تحتاج شبكات الاتصالات الضوئية لمراكز البيانات، المدعومة بالذكاء الاصطناعي والتطبيقات السحابية، إلى ترقيات مستمرة للتعامل مع معدلات الإنتاجية ومتطلبات المعالجة المتزايدة باستمرار.
ولكن مع ارتفاع معدلات أخذ العينات إلى ما يتجاوز 100GS/s، فإن المكونات الأساسية – مثل ADCs السلكية، الضرورية في أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية – تميل إلى النمو في الحجم، مما يتطلب توصيلات أطول، وإدخال الطفيليات وفقدان الطاقة.
في ISSCC 2024، تعاملت imec مع هذا التحدي بإنجاز كبير: بنية ADC المنحدرة ذات التشذير الزمني على نطاق واسع أصغر بمرتين على الأقل من التصميمات التقليدية وتتميز بكفاءة طاقة حديثة.
وبناءً على هذا النهج، تتخذ شركة imec الآن الخطوة التالية من خلال تقديم محول ADC صغير الحجم يضمن تحويلًا دقيقًا للإشارة وعرض نطاق واسع بمعدلات أخذ عينات عالية جدًا.
“يجمع جهاز ADC 7 بت و175GS/s – الذي تم تنفيذه باستخدام تقنية 5nm FinFET – بين مساحة أساسية صغيرة جدًا تبلغ 250 × 250 ميكرومتر مربع، وطاقة تحويل منخفضة (2.2 بيكوجول لكل عينة)، مع سرعة أخذ العينات التي تُصنف من بين الأسرع على الإطلاق. وهذا يجعله حلاً مقنعًا لرفع مستوى التوصيلات السلكية الرقمية المكثفة، حيث يتم حساب كل ميكرون مربع وملي واط،” إيمك بيتر أوسيور.
هناك ابتكاران حاصلان على براءة اختراع يجعلان هذا ممكنًا. أولاً، يعمل نهج خطي جديد – تشكيل إشارة المنحدر – على تصحيح التشوهات. ثانيًا، تقوم مخازن الإدخال المؤقتة بتغذية مجموعة ADC ذات الـ 2048 قناة ذات التشذير الزمني بكفاءة، مما يقلل من الحمل الكهربائي ويتيح أخذ العينات بسرعة فائقة دون المساس بسلامة الإشارة
بناءً على ADC الذي تم تقديمه في ISSCC لهذا العام، تعمل شركة imec الآن على تطوير تصميم متابعة 3 نانومتر واستكشاف 14 تصميمًا أنجستروم، واستكشاف كيفية الاستفادة من هذه العقد المتقدمة لتصميمات محولات البيانات السلكية عالية الأداء.
بيتر أوسيور: “تتمتع شركة Imec بسجل حافل طويل الأمد في تطوير دوائر متكاملة عالية السرعة لتطبيقات الاتصالات. يركز أحد مسارات البحث الرئيسية لدينا على أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية (وكتل البناء الخاصة بها) التي يمكنها مواكبة معدلات البيانات المتزايدة بسرعة في الأنظمة السلكية. في هذا السياق، تمثل ADCs لدينا خطوة حاسمة نحو جيل جديد من المحولات المدمجة ومنخفضة الطاقة لتطبيقات الخطوط السلكية المستقبلية، مما يتجاوز حدود أداء بنيات ADC المستندة إلى SAR بسرعات عالية جدًا. لتسريع هذه الجهود، ونحن ندعو بحرارة الشركاء – بما في ذلك شركات fables التي تعمل على تطوير العناصر الأساسية للاتصالات السلكية – للانضمام إلى برامجنا البحثية ADC وDAC، مع خيارات الترخيص المتاحة للوصول إلى محفظة IP الأساسية الخاصة بشركة imec.”
