광대역 계산 및 통신을 위한 통합 마이크로파 신경망

다중기가비트 통신 및 레이더 영상과 같은 고대역폭 응용 분야의 발전은 더욱 빠른 처리 능력을 요구한다. 그러나 클럭 주파수를 초과하는 마이크로파 영역에서는 샘플링 및 계산이 어려워진다. 본 연구에서는 고대역계산 및 통신을 위한 통합 마이크로파 신경망을 보고한다. 제안한 마이크로파 신경망은 수십 기가헤르츠의 주파수 대역에서 작동하지만, 느린 메가비트/초 수준의 제어 비트스트림을 통해 재프로그래밍이 가능하다. 결합된 마이크로파 진동에서 발생하는 강한 비선형성을 활용하여, 계산 결과를 좁은 스펙트럼 내에 표현함으로써 간편한 출력 추출이 가능하다. 이 시스템은 기가비트/초 수준의 데이터에서 비트 시퀀스를 탐색하고, 맞춤형 회로 없이 디지털 기능을 모사한다. 레이더 신호로부터 비행 궤적을 추적하기 위해 주파수 이동을 탐지하고 인코딩 방식을 분류함으로써 무선 주파수 기반 기계학습을 가속화한다. 제안된 마이크로파 신경망은 표준 보완형 금속-산화물 반도체(MOS) 기술로 제작되었으며, 칩 내부에서 파장보다 작은 면적인 0.088 mm²를 차지하고, 전력 소비는 200mW 미만으로, 일반 목적의 아날로그 프로세서에의 통합을 지원한다.