Em 27 de agosto, uma equipe de pesquisadores das Universidades de Pequim e da Cidade de Hong Kong publicou na revista Nature o desenvolvimento do primeiro chip de comunicação sem fio de banda completa e alta velocidade, baseado em tecnologia de integração optoeletrônica adaptativa.

O chip, do tamanho de uma unha, é capaz de gerenciar recursos que abrangem desde micro-ondas e Sub-6GHz até ondas milimétricas e terahertz, transmitindo dados a mais de 120 Gbps. Ele elimina a necessidade de equipamentos separados para cada faixa de frequência, superando as limitações dos dispositivos eletrônicos tradicionais.

“Estamos entrando em uma era de Internet das Coisas. A rede 6G precisará sustentar aplicações sensíveis à largura de banda e latência, como realidade virtual e fábricas inteligentes, além de garantir cobertura em ambientes complexos, incluindo áreas remotas, o fundo do mar e o espaço”, afirmou Wang Xingjun, professor da Universidade de Pequim.

A superação das limitações das faixas de frequência

Cada faixa de frequência tem suas próprias vantagens e desvantagens: altas frequências oferecem altas taxas de transmissão, mas com alcance curto, enquanto as baixas frequências cobrem grandes áreas, mas com capacidade limitada.

Dispositivos eletrônicos convencionais, em sua maioria, funcionam em uma única faixa, tornando os sistemas complexos e pouco adaptáveis. A utilização adaptativa de banda completa sempre foi um desafio tanto para a indústria quanto para a academia.

A equipe optou pela fusão de tecnologia optoeletrônica. Utilizando material fotônico de nióbio de lítio em filme fino, criaram uma arquitetura denominada “motor de transceptor sem fio optoeletrônico ultralargo”.

Inovações no design do chip

O chip integra, no silício, um oscilador optoeletrônico de frequência reconfigurável, capaz de gerar sinais de comunicação em qualquer ponto da faixa ultralarga de 0,5 GHz a 115 GHz, com rapidez, precisão e baixo ruído.

Isso elimina o acúmulo de ruído em altas frequências, mantendo a qualidade do sinal estável mesmo em 115 GHz. Com isso, um único chip pode substituir vários dispositivos de diferentes faixas, realizando o conceito de “um chip para múltiplas funções”.

Nos testes, o sistema manteve comunicação estável ao longo de toda a faixa de frequência, sem perdas nas altas bandas, e atingiu taxas superiores a 120 Gbps, atendendo aos requisitos de pico do 6G.

Além disso, o chip é capaz de detectar interferência ou bloqueio em determinada faixa e alternar automaticamente para outra faixa limpa, garantindo a estabilidade da comunicação.

Impactos potenciais nas redes do futuro

Segundo Wang Cheng, professor da Universidade de Hong Kong, a tecnologia vai além da simples transmissão em alta velocidade. “A solução de reconfiguração de banda completa permitirá redes sem fio baseadas em IA mais flexíveis e inteligentes, com o potencial de remodelar todo o cenário de comunicação”, disse ele.

Wang Xingjun destacou que o avanço estabelece a base de hardware para uma “rede nativamente orientada por IA”, capaz de ajustar parâmetros de comunicação com algoritmos internos, adaptando-se a ambientes eletromagnéticos complexos. O chip também pode suportar sistemas integrados de comunicação e sensoriamento, permitindo que estações-base e veículos transmitam dados e detectem o ambiente ao redor.

Impacto industrial e próximos passos

Do ponto de vista industrial, o desenvolvimento pode afetar toda a cadeia de produção, desde materiais e dispositivos até antenas de banda larga, módulos de integração optoeletrônica e outros componentes-chave.

O próximo passo da equipe é integrar laser, fotodetector e antena em um módulo compacto, do tamanho de um pendrive, que seja “plug and play”, para uso em celulares, estações-base, drones e dispositivos de IoT.

“Esperamos que esta pesquisa conduza à inovação colaborativa e acelere o desenvolvimento de todo o ecossistema industrial de comunicação sem fio”, concluiu Wang Xingjun.