Computing
Ang Bagong 5G Receiver Chip Set na Magpapalakas sa Wearables at IoT Devices
Ang mga mananaliksik mula sa MIT ay nagdisenyo ng isang compact, low-power receiver chip para sa mas maliliit na 5G smart devices, na nagtataguyod na gawing mas efficient at functional ang mga ito.
Ang receiver ay nagpapakita ng grande na pagtitiis sa interference. Ang bagong chip na ito ay tunay na hanggang sa thirty beses na mas matibay sa harmonic interference kaysa sa ilang mga umiiral na wireless receivers.
Karuwaan, ang chip ay maaaring magpatagal sa buhay ng mga device sa pamamagitan ng pagkakaloob sa kanila ng karagdagang battery life. Ang bagong receiver ay perpekto para sa mga battery-powered Internet of Things (IoT) devices tulad ng smart thermostats at environmental sensors, pati na rin ang smart cameras, industrial monitoring sensors, at wearables na kinakailangang tumakbo sa loob ng mahabang panahon.
Ang susi ng innovative na disenyo ng receiver, kasama ang passive filtering mechanism nito, ay nagpapahintulot sa mga device na uminom ng mas mababa sa isang milliwatt (one-thousandth of a watt) ng static power. Hindi lamang ito nagpapanatili ng enerhiya, ngunit nagpapahintulot din na maiwasan ang device jamming sa pamamagitan ng pagprotekta sa input at output ng amplifier ng receiver mula sa di-kailangang mga signal.
Isa pang bagong approach na ginawa ng mga mananaliksik dito ay isang bagong arrangement ng stacked capacitors na precharged. Ang mga capacitor na ito ay konektado rin sa isang network ng maliliit na switches na nangangailangan ng mas kaunting power upang ma-turn on at off kaysa sa mga karaniwang ginagamit sa IoT receivers.
Ang amplifier at capacitor network ng receiver ay inayos ng maingat upang makakuha ng advantage ng isang phenomenon sa amplification na nagpapahintulot sa chip na gumamit ng mas maliliit na capacitors kaysa sa karaniwang kinakailangan.
Ito ay nangangahulugan na ang mga smart device tulad ng wearables at sensors ay maaaring gawing mas maliit habang may mas mahabang battery life, ayon sa lead author ng papel, Soroush Araei, na isang graduate student sa electrical engineering at computer science (EECS) sa MIT.
Bukod dito, ang mga device na ito ay mas maaasahang magtatrabaho sa mga crowded radio environments tulad ng smart city networks o factory floors. Sa kabuuan, ang “receiver ay maaaring tumulong na palawakin ang mga kakayahan ng IoT gadgets,” ayon kay Araei.
Ang papel tungkol sa bagong disenyo ng receiver, na tinatawag na A Harmonic-Suppressing Gain-Boosted N-Path Receiver with Clock Bootstrapping for IoT Applications, ay ipinakita kamakailan sa IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symposium.
Rethinking the Receiver
Sa isang IoT device, ang receiver ay may role na tagapamagitan sa pagitan ng device at ng kapaligiran nito.
Ang gawain ng komponenteng ito ay makita at palakasin ang mga wireless signal na ipinadala ng ibang mga device o sensors, filter out ang anumang noise at interference, at pagkatapos ay i-convert ang mga signal na iyon sa digital data para sa pagproseso. Kaya, ang mga receiver ay may malaking epekto sa connectivity ng IoT device at sa battery life nito.
Kapag nagdidisenyo ng mga receiver, ang isang pangunahing pagtuon ay sa low-power operation at compact size. Kailangan silang maliit at light enough upang masilayan sa iba’t ibang battery-powered IoT devices. Bukod sa cost-effectiveness para sa mas malawak na paggamit, ang mga receiver ay kailangang magkatugma sa iba’t ibang communication standards at protocols at may mataas na selectivity upang ma-filter out ang di-kailangang mga signal sa mga crowded environments.
Karaniwan, ang mga IoT receiver ay tumutustos sa fixed frequencies at gumagamit ng mga simple, murang single-narrowband filters upang ma-suppress ang noise. Kahit na epektibo, hindi sila talagang gumagana sa kasalukuyang mga pag-unlad sa teknolohiya.
Sa pagdating ng fifth-generation (5G) cellular network technology, nakakakuha tayo ng mas mabilis na bilis, mas mababang latency, at mas mataas na kapasidad kaysa sa mga nauna nito.
Sa pamamagitan ng pagpapahintulot ng mga reduced-capability devices na mas energy-efficient at abot-kaya, ang 5G ay nagbubukas ng mga pinto para sa mga innovative na IoT applications. Ang ibig sabihin nito ay ang susunod na henerasyon ng mga IoT devices ay nangangailangan ng mga receiver na may kakayahan na mag-operate sa isang malawak na hanay ng frequency habang being economical at energy-efficient, na “extremely challenging”.
Ayon kay Araei:
“Ngayon, kailangan nating hindi lamang mag-isip tungkol sa power at gastos ng receiver, ngunit pati na rin sa flexibility upang masagot ang maraming mga interferers na umiiral sa kapaligiran.”
Ito ay nangangahulugan na ang mga inhinyero ay hindi makapagrely sa mga bulky off-chip filters, na karaniwang ginagamit sa mga device na tumutustos sa isang malawak na hanay ng frequency, upang mapababa ang gastos, sukat, at power consumption ng isang IoT device.
Habang ang isang network ng on-capacitors na may kakayahan na ma-filter out ang di-kailangang mga signal ay nag-aalok ng isang solusyon, sila ay prone sa isang special na uri ng noise na tinatawag na harmonic interference, na tinugonan ng team ilang taon na ang nakakaraan.
Sa kanilang nakaraang papel, na inilathala noong 2023, ang mga mananaliksik ng MIT ay nagtayo ng isang switch-capacitor network upang tugonin ang mga di-kailangang harmonic signals sa simula ng receiver chain. Ang noise ay na-filter out bago sila na-amplify at na-convert sa digital bits para sa pagproseso.
Kapag ang signal interference ay nagpapabagal sa pagganap ng device at nagpapahina sa battery, ang pagtuon ay sa pagdidisenyo ng mga device na makakapag-block ng di-kailangang mga signal nang maayos, isang gawain na partikular na mahirap at higit na pinagliitan ng widespread adoption ng 5G networks at future generations ng wireless communication systems na kasalukuyang binubuo.
Upang matanggal ang pangangailangan para sa mga bulky at mahal na filters upang ma-block ang isang hanay ng mga signal, ang mga mananaliksik ay nag-develop ng isang circuit architecture na nagpapahintulot sa noise na ma-block sa input nito nang hindi naaapektuhan ang pagganap nito.
“Kami ay interesado sa pagbuo ng mga electronic circuits at systems na sumusunod sa mga kahilingan ng 5G at future generations ng wireless communication systems.”
– Senior author Negar Reiskarimian, ang X-Window Consortium Career Development Assistant Professor sa EECS noong panahong iyon
Ang receiver ay nagpapahintulot sa high-power interference na ma-block nang hindi nagdadala ng karagdagang noise sa signal processing. Ang chip ay nakamit ng tungkol sa forty beses na mas mahusay na pagganap sa pag-block ng harmonious interference kaysa sa maraming wideband receivers, nang hindi kinakailangan ang anumang karagdagang hardware o circuitry, na nagpapahintulot sa mas madali na paggawa ng chip sa scale.
Ayon kay Reiskarimian, na siya ring isang core faculty member ng Microsystems Technology Laboratories:
“Sa pagdidisenyo ng mga circuit, kami ay naghahanap ng inspirasyon mula sa iba’t ibang domains, tulad ng digital signal processing at applied electromagnetics. Kami ay naniniwala sa circuit elegance at simplicity at sinusubukan na magbuo ng multifunctional hardware na hindi nangangailangan ng karagdagang power at chip area.”
Ang Engineering Elegance ng Chip
Ang mga mananaliksik ng MIT ay nag-develop ng receiver chip gamit ang isang mixer-first architecture. Dito, ang isang radio frequency (RF) signal ay na-convert sa isang mas mababang-frequency signal sa pagtatapos ng pagtanggap ng device, bago ito ipinadala sa converter.
Ito ay nagpapahintulot sa isang malawak na hanay ng frequency coverage habang ang mga noise na malapit sa operating frequency ay na-filter out. Gayunpaman, ang mga mixer-first receivers ay prone sa harmonic interference.
Ang harmonic interference ay resulta ng mga signal na may mga frequency na mas mataas kaysa sa operating frequency ng device. Ang mga frequency na ito ay maaaring mahirap na makilala mula sa orihinal na signal kapag ang oras ng conversion ay dumating.
“Maraming iba’t ibang wideband receivers ang hindi gumagawa ng anumang bagay tungkol sa mga harmonics hanggang sa oras na makita kung ano ang ibig sabihin ng mga bits. Ginagawa nila ito sa huli ng chain, ngunit ito ay hindi gumagana nang maayos kung mayroong high-power signals sa mga harmonic frequencies. Sa halip, gusto namin na alisin ang mga harmonics agad upang maiwasan ang pagkawala ng impormasyon.”
– Araei
Kaya, ang ginawa ng team ay kunin ang block digital filtering at i-adapt ito sa analog domain gamit ang mga capacitor.
Ang mga capacitor ay na-charge up kapag ang signal ay natanggap, at pagkatapos ay na-switch off upang mahawakan ang charge para sa pagproseso ng data sa paglaon.
Ang mga capacitor na ito ay maaaring makonekta sa iba’t ibang paraan. Ang pagkonekta sa kanila sa parallel ay isang paraan na nagpapahintulot sa mga capacitor na magpalitan ng mga stored charge, at habang ito ay maaaring tugonin ang harmonic interference, ito ay nagreresulta sa pagkawala ng signal. Ang isa pang pagpipilian ay ang pag-stack ng mga capacitor, ngunit sa sarili nito, ito ay hindi sapat upang magbigay ng pagtitiis sa harmonic interference.
Ang solusyon ay ang pag-ayos ng mga capacitor sa isang partikular na paraan, na nagpapahintulot sa device na ma-block ang harmonic interference nang walang pagkawala ng impormasyon.
Ang paggamit ng charge sharing at capacitor stacking sa parehong oras ay hindi ginawa bago, hanggang sa natuklasan ng team na ito ay nakakatulong kapag ginagawa nang sabay. Ayon kay Araei, natuklasan nila kung paano gawin ito nang pasibo sa loob ng mixer nang hindi gumagamit ng anumang karagdagang hardware habang pinapanatili ang integridad ng signal at pinabababa ang gastos.
Sa pagtatapos ng pagsubok sa device, na kinabibilangan ng pagpapadala ng isang inaasahang signal at harmonic interference sa parehong oras, ang mga mananaliksik ay natagpuan na ang kanilang chip ay epektibo sa pag-block ng harmonic signals, na may kaakibat na isang bahagyang pagbawas sa signal strength.
Ang chip ay tunay na nakapag-handle ng mga signal na 40 beses na mas powerful kaysa sa mga nauna, advanced wideband receivers.
Tungo sa Scalable, Energy-harvesting 5G Devices
Sa pinakabagong pag-aaral mula sa buwan na ito, ang mga mananaliksik ng MIT ay pinalawak ang kanilang approach. Ang ginawa nila ay gamitin ang switch-capacitor network bilang ang feedback path sa isang amplifier na may negative gain. Ang partikular na configuration na ito ay gumagamit ng Miller effect.
Pinangalanan kay John Milton Miller, na unang inilarawan ito noong 1920, ang Miller effect ay naglalarawan ng sitwasyon kung saan ang capacitance (ang kakayahan ng isang bagay na magimpan ng electric charge) sa pagitan ng input at output ng isang amplifier (isang electronic component na nagpapalakas ng lakas ng mahinang mga signal ng kuryente) ay lumilitaw bilang isang mas malaking capacitance sa input.
Ang epekto ay nagpapahintulot sa mga maliliit na capacitor na gumana tulad ng mas malalaking capacitors.
“Ang trick na ito ay nagpapahintulot sa amin na matugunan ang mga kinakailangan sa filtering para sa narrow-band IoT nang hindi gumagamit ng mga malalaking mga component, na drastic na nagpapaliit ng sukat ng circuit.”
– Araei
Ang receiver na dinisenyo ng mga mananaliksik ay may isang active area na mas mababa sa 0.05 square millimeters. Mayroong isang hamon na hinaharap ng mga mananaliksik na kailangan nilang malagpasan, at ito ay kung paano nila magagamit ang sapat na voltage upang ma-drive ang mga switch habang pinapanatili ang low power supply ng chip, na may lamang 0.6 volts.
Gayunpaman, kung ang voltage na kinakailangan para sa switching ay too low, ang mga maliliit na switch ay maaaring ma-turn on at off sa pamamagitan ng mga interfering signals. Para rito, isang special na circuit method ang ginamit ng mga mananaliksik.
Ang method na tinatawag na bootstrap clocking ay nagpapalakas ng control voltage sapat upang matiyak na ang mga switch ay gumagana nang tama habang umiinom ng mas kaunting power at mas kaunting mga elemento kaysa sa mga konventional na clock boosting techniques.
Ang lahat ng mga inobasyon na ito ay nagpapahintulot sa bagong receiver na gumamit ng power na mas mababa sa isang milliwatt (mW) habang nagpapahintulot sa mas maraming harmonic interference kaysa sa mga konventional na IoT receivers. Ayon kay Araei:
“Ang ating chip ay very quiet din, sa terms ng hindi pagpo-pollute ng airwaves. Ito ay resulta ng katotohanan na ang ating mga switch ay very small, kaya ang amount ng signal na maaaring lumabas sa antenna ay very small din.”
Ang prototype receiver (RX) ay ipinatupad sa 22-nm fully depleted silicon-on-insulator (FD-SOI) technology, na may sukat na 0.048 mm² at umiinom ng power sa pagitan ng 1.27-5.48 mW. Ang receiver ay tumutustos sa isang frequency range ng 0.25-3 GHz at nagtataguyod ng blocker 1-dB compression point (B1dB) ng -3/-2 dBm sa 3rd/5th harmonics, respectively. Ang local oscillator (LO) leakage sa antenna port ay nagpapakita rin ng superior na pagganap kumpara sa state-of-the-art designs, na may worst-case -73 dBm sa buong frequency range.
Dahil sa mas maliit na sukat kaysa sa mga konventional na device, pati na rin sa paggamit ng precharged capacitors at switches sa halip ng mga mas komplikadong mga electronics, ang receiver ay maaaring mas cost-effective na gawin.
Bukod dito, dahil sa disenyo ng receiver na makakapag-cover ng isang malawak na hanay ng signal frequencies, ito ay maaaring ipatupad sa iba’t ibang mga umiiral at future IoT devices.
Suportado sa pamamagitan ng National Science Foundation, ang mga mananaliksik ay nag-develop ng prototype at ngayon ay naglalayong magpatupad sa kanilang receiver upang mag-operate nang walang dedicated power supply. Upang magpower sa chip, sila ay maaaring mag-explore sa paggamit ng Bluetooth o Wi-Fi signals mula sa kapaligiran.
Pag-invest sa Analog at Mixed-Signal Integrated Circuits Market
Kapag nag-i-invest sa sector, ang isa sa mga pinakarelevanteng kumpanya na dapat tuklasin dito ay Analog Devices. Isang major player sa analog at mixed-signal semiconductors, ADI develops data converters, amplifiers, radio frequency (RF) ICs, edge processors, power management, at iba pang sensors. Nag-i-invest din ito sa energy-efficient architectures para sa mga wireless device.
Analog Devices (ADI )
Kapag tiningnan ang market performance ng mga stocks ng ADI, sila ay kasalukuyang nagtutustos sa $234.68, na tumaas ng 10.46% YTD. Ang mga stocks ng kumpanya ay talagang nagtataguyod ng isang positibong market trend sa loob ng mahigit isang dekada, na may presyo na umabot sa isang all-time high na halos $244 sa simula ng taon. Kahit na nakaranas ng isang pagbaba sa $164 noong Abril kasama ang malawak na market, ito ay muling nag-recover nang maayos, na may positibong pagganap na tungkol sa 42.5%.
Kaugnay nito, mayroon itong EPS (TTM) na 3.67 at P/E (TTM) na 64.03. Nag-aalok din ang kumpanya ng dividend yield na 1.69% sa mga stockholder nito.
Para sa company financials, Analog Devices ay nag-ulat ng revenue na $2.64 billion para sa kanilang fiscal second quarter ng 2025, na natapos noong Mayo 3, 2025. Kasama ang double-digit YoY growth na naitala sa lahat ng mga end market, ang kumpanya ay may $3.9 billion sa operating cash flow at free cash flow na $3.3 billion sa isang trailing twelve-month basis.
“ADI delivered second quarter revenue and earnings per share above the high end of guidance,” ayon sa CEO Vincent Roche. “Against a backdrop of global trade volatility, our performance reflects the ongoing cyclical recovery, and the strength and resiliency of our business model. Our unwavering commitment to innovation and customer success, enables ADI to continue extending our leadership at the increasingly AI-driven Intelligent Edge, delivering exceptional value for shareholders over both the near- and long-terms.”
Ang pinahusay na demand na naitala ng Analog Devices sa nakaraang quarter, ayon sa CFO Richard Puccio, ay sumusuporta sa kanilang outlook para sa patuloy na paglago sa susunod na quarter at pinatitibay ang kanilang pananaw “na kami ay nasa isang cyclical upturn.”
Para sa third quarter ng fiscal 2025, inaasahan nila ang revenue na $2.75 billion at operating margin na 27.2%. Ang EPS ay inaasahang magiging tungkol sa $1.23.
(ADI )
Sa loob ng second quarter, samantala, ang kumpanya ay nagbalik ng $0.7 billion sa mga stockholder nito sa pamamagitan ng dividends at repurchases. Ang isang quarterly cash dividend na $0.99 per share ay ipinakilala rin ng board, na ibabayaran sa June 18, 2025.
Ito ay sumasalamin sa isang 8% na pagtaas, na ipinakilala noong Pebrero ng taong ito, na nag-marka ng 21 sunod-sunod na taon ng mas mataas na dividends. Sa parehong panahon, sila ay nakatanggap ng authorization upang repurchase ang karagdagang $10 billion ng kanilang common stock.
“ADI’s resilient business model and track record of delivering profitable growth enables our return of 100% of free cash flow to shareholders over the long term.”
– Roche
Samantala, sa buwan na ito, ang kumpanya ay naglunsad ng isang corporate venture capital (CVC) fund na tinatawag na ADVentures (ADV) na may layunin na mag-invest sa mga emerging opportunities na magdidikta ng mga bagong hangganan sa innovation at impact.
Ang focus ay sa mga nascent ideas na nagbuo ng revolutionary solutions sa Human Health, Advanced Systems & Robotics, at Climate & Energy, na may partikular na interes sa mga area tulad ng AI, computing architectures, new sensing modalities, at secure connectivity.
Noong Enero ng taong ito, Analog Devices ay nakakuha ng suporta mula sa U.S. Department of Commerce, na nag-sign ng apat na non-binding contracts, kung saan sila ay magbibigay ng hanggang $105 million sa direct funding sa kumpanya. Ang mga kontrata ay bahagi ng CHIPS at Science Act, na dinisenyo upang mapalakas ang domestic semiconductor industry.
Na-tutok sa pagpapalakas ng innovation sa Intelligent Edge, ang investment ay tutulong sa kanila na palakasin ang kanilang workforce training at partnerships pati na rin ang kanilang environmental footprint.
Latest Analog Devices (ADI) Stock News and Developments
Konklusyon
Kapag ang mga susunod na henerasyon ng mga IoT devices ay gagamit ng 5G technology, ang mga receiver ay kailangang magkaroon ng kakayahan na mag-handle ng isang malawak na hanay ng frequencies na may mababang power consumption at gastos.
Ang pinahusay na receiver technology dito ay maaaring humantong sa mas mahusay na connectivity, mas mahabang battery life, at mas reliable na pagganap para sa mga IoT devices, na sa huli ay nagpapahintulot sa isang mas malawak na hanay ng mga aplikasyon sa mga area tulad ng smart homes, industrial automation, healthcare, at environmental monitoring.
Kapag ang demand para sa energy-efficient, interference-resilient receiver tech ay naging kritikal, ang compact, low-power receiver design ng MIT ay maaaring tumulong sa mga smart device upang makamit ng mas mahusay na pagganap at mas karagdagang functionality, na humahantong sa mas maliit, mas mahaba, at mas matibay na wearables at IoT devices para sa isang tunay na interconnected na mundo!
