Computing
Ang Bagong 5G Receiver Chip na Magpapalakas sa Wearables at IoT Devices
Idagdag ang Securities.io sa mga gusto mong mapagkunan sa Google
Mga mananaliksik mula sa MIT ay nagdisenyo ng isang compact, low-power na receiver chip para sa mas maliliit na 5G smart devices, na nangangakonggawing mas epektibo at functional ang mga ito.
Ang receiver ay nagpapakita ng malaking katatagan laban sa interference. Ang bagong chip na ito ay hanggang tatlumpung beses na mas matatag sa harmonic interference kumpara sa ilang umiiral na wireless receivers.
Dagdag pa, ang chip ay maaaring magpahaba ng buhay ng mga device sa pamamagitan ng pagbibigay ng mas mahabang battery life. Ginagawa nitong perpekto ang bagong receiver para sa mga battery-powered na Internet of Things (IoT) devices tulad ng smart thermostats at environmental sensors, pati na rin ang smart cameras, industrial monitoring sensors, at wearables na kailangang tumakbo nang matagal.
Ang pangunahing makabagong disenyo ng receiver, kasama ang passive filtering mechanism nito, ay nagpapahintulot sa mga device na gumamit ng mas mababa sa isang milliwatt (isang libong bahagi ng watt) ng static power. Hindi lamang ito nakakatipid ng enerhiya, kundi pinipigilan din nito ang jamming ng device sa pamamagitan ng pagprotekta sa parehong input at output ng amplifier ng receiver mula sa mga hindi kanais-nais na signal.
Isa pang bagong lapit na ginawa ng mga mananaliksik dito ay ang bagong ayos ng stacked capacitors na precharged. Ang mga capacitors na ito ay konektado rin ng isang network ng maliliit na switch na nangangailangan ng mas kaunting power para i-on at i-off kumpara sa karaniwang ginagamit sa mga IoT receivers.
Parehong ang amplifier at ang capacitor network ng receiver ay maingat na inayos upang samantalahin ang isang phenomenon sa amplification na nagpapahintulot sa chip na gumamit ng mas maliliit na capacitors kaysa karaniwan.
Ibig sabihin, 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, si Soroush Araei, na isang graduate student sa electrical engineering at computer science (EECS) sa MIT.
Bukod pa rito, ang mga device na ito ay magiging mas mapagkakatiwalaan sa mas masikip na radio environment tulad ng smart city networks o factory floors. Sa kabuuan, “ang receiver ay makakatulong na palawakin ang kakayahan ng mga IoT gadget,” sabi ni Araei.
Ang papel tungkol sa bagong disenyo ng receiver, na tinawag na “A Harmonic-Suppressing Gain-Boosted N-Path Receiver with Clock Bootstrapping for IoT Applications,” ay kamakailan lamang naipresenta sa IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symposium.
Pag-iisip Muli sa Receiver
Sa isang IoT device, ang receiver ay nagsisilbing tagapamagitan sa pagitan ng device at ng kapaligiran nito.
Ang tungkulin ng component na ito ay mag-detect at mag-amplify ng wireless signals na ipinapadala ng ibang mga device o sensor, i-filter ang anumang ingay 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 pati na rin sa battery life nito.
Kapag nagdidisenyo ng mga receiver, ang pangunahing pokus ay sa low-power operation at compact size. Kailangan nilang maging maliit at magaan upang magkasya sa iba’t ibang battery-powered na IoT devices. Bukod sa pagiging cost-effective para sa mas malawak na pag-aampon, kailangan din ng mga receiver na maging compatible sa iba’t ibang communication standards at protocols at magkaroon ng mataas na selectivity upang i-filter ang mga hindi kanais-nais na signal sa mas masikip na kapaligiran.
Karaniwan, ang mga IoT receiver ay gumagana sa fixed frequencies at gumagamit ng simple, murang single-narrowband filters upang supilin ang ingay. Bagaman epektibo, hindi ito talaga umaangkop sa patuloy na pag-unlad ng teknolohiya.
Sa pagdating ng fifth-generation (5G) cellular network technology, nakakakuha na tayo ng mas mabilis na bilis, mas mababang latency, at mas mataas na kapasidad kumpara sa nauna.
Sa pamamagitan ng pagpapahintulot sa mga device na may mababang kakayahan na maging mas energy-efficient at abot-kaya, binubuksan ng 5G ang mga pintuan para sa mga makabagong IoT application. Ang ibig sabihin nito ay ang susunod na henerasyon ng mga IoT device ay nangangailangan ng mga receiver na may kakayahang mag-operate sa malawak na frequency range habang ekonomiko at energy-efficient, na “lubhang hamon.”
Ayon kay Araei:
“Ngayon kailangan nating hindi lamang isipin ang power at gastos ng receiver, kundi pati na rin ang flexibility upang harapin ang maraming interferers na nasa kapaligiran.”
Ibig sabihin, hindi maaaring umasa ang mga inhinyero sa malalaking off-chip filters, na karaniwang ginagamit sa mga device na nag-ooperate sa malawak na frequency range, upang mapababa ang gastos, laki, at power consumption ng isang IoT device.
Habang ang network ng on-capacitors na may kakayahang i-filter ang mga hindi kanais-nais na signal ay nag-aalok ng solusyon, sila ay madaling maapektuhan ng isang espesyal na uri ng ingay na tinatawag na harmonic interference, na tinugunan ng koponan ilang taon na ang nakalipas.
Sa kanilang nakaraang papel, na inilathala noong 2023, inilatag ng mga mananaliksik ng MIT ang pundasyon para sa kanilang makabagong receiver chip.
Noong panahong iyon, nagbuo sila ng switch-capacitor network upang harapin ang mga hindi kanais-nais na harmonic signals sa maagang bahagi ng receiver chain. Ang ingay ay na-filter bago ito ma-amplify at ma-convert sa digital bits para sa pagproseso.
Sa pagbagal ng performance ng device dahil sa signal interference at pag-drain ng baterya, ang pokus ay sa pagdidisenyo ng mga device na maaaring epektibong harangan ang hindi kanais-nais na signal, isang gawain na lalong hamon at lalo pang pinalala ng malawak na pag-aampon ng 5G networks at mga susunod na henerasyon ng wireless communication systems na kasalukuyang binubuo.
Upang alisin ang pangangailangan para sa malalaking at mamahaling filter upang harangan ang hanay ng mga signal, nag-develop ang mga mananaliksik ng circuit architecture na nagba-block ng ingay sa input nang hindi naaapektuhan ang performance nito.
“Interesado kaming mag-develop ng mga electronic circuit at system na tumutugon sa pangangailangan ng 5G at mga susunod na henerasyon ng wireless communication systems.”
– Senior author Negar Reiskarimian, ang X-Window Consortium Career Development Assistant Professor sa EECS noong panahong iyon
Ang receiver ay kahit na na-block ang high-power interference nang hindi nagdadala ng karagdagang ingay sa signal processing. Ang chip ay nakamit ng halos apatnapung beses na mas mahusay na performance sa pag-block ng harmonious interference kumpara sa maraming wideband receivers, nang hindi kailangan ng anumang karagdagang hardware o circuitry, na nagpapadali sa mass manufacturing ng chip.
Ayon kay Reiskarimian, na isa ring core faculty member ng Microsystems Technology Laboratories:
“Sa pagdidisenyo ng aming mga circuit, hinahanap namin ang inspirasyon mula sa ibang mga domain, tulad ng digital signal processing at applied electromagnetics. Naniniwala kami sa circuit elegance at simplicity at sinusubukang lumikha 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 mixer-first architecture. Dito, ang isang radio frequency (RF) signal ay kinoconvert sa mas mababang frequency signal kapag natanggap ng device, bago ito ipasa sa converter.
Pinapayagan nito ang malawak na saklaw ng frequency habang nagfi-filter ng ingay na malapit sa operating frequency. Gayunpaman, ang mga mixer-first receiver ay madaling maapektuhan ng harmonic interference.
Ang harmonic interference ay nagmumula sa mga signal na may frequency na mas mataas kaysa sa operating frequency ng device. Ang mga frequency na ito ay mahirap pag-iba-ibahin mula sa orihinal na signal kapag dumating na ang oras ng conversion.
“Maraming ibang wideband receiver ang hindi gumagawa ng anumang hakbang laban sa harmonics hanggang sa oras na tingnan kung ano ang ibig sabihin ng mga bits. Ginagawa nila ito mamaya sa chain, ngunit hindi ito epektibo kung may mga high-power signal sa harmonic frequencies. Sa halip, nais naming alisin ang harmonics agad-agad upang maiwasan ang pagkawala ng impormasyon.”
– Araei
Kaya, ang ginawa ng koponan ay kinuha ang block digital filtering at inangkop ito sa analog domain gamit ang mga capacitor.
Ang mga capacitor ay na-charge kapag natanggap ang signal, at pagkatapos ay na-switch off upang panatilihin ang charge para sa pagproseso ng data mamaya.
Ang mga capacitor na ito ay maaaring ikonekta sa maraming iba’t ibang paraan. Ang pagkakabit nito nang parallel ay isang paraan na nagpapahintulot sa mga capacitor na magpalitan ng naka-imbak na charge, at habang ito ay maaaring harapin ang harmonic interference, nagreresulta ito sa pagkawala ng signal. Ang isa pang opsyon ay ang pag-stack ng mga capacitor, ngunit mag-isa, hindi ito sapat upang magbigay ng katatagan laban sa harmonic interference.
Ang solusyon ay ang maayos na pag-aayos ng mga capacitor sa napaka-precise na paraan, na nagbigay-daan sa device na i-block ang harmonic interference nang walang pagkawala ng impormasyon.
Ang paggamit ng charge sharing at capacitor stacking nang sabay ay hindi pa nagawa noon, hanggang natuklasan ng koponan na ito ay kapaki-pakinabang kapag ginagawa nang sabay. Ayon kay Araei, natuklasan nila kung “paano gawin ito sa isang passive na paraan sa loob ng mixer nang hindi gumagamit ng anumang karagdagang hardware habang pinananatili ang signal integrity at pinapababa ang gastos.”
Sa pagsubok ng device, na kinabibilangan ng pagpapadala ng nais na signal at harmonic interference nang sabay, natuklasan ng mga mananaliksik na epektibo ang kanilang chip sa pag-block ng harmonic signals, na may bahagyang pagbaba lamang sa lakas ng signal.
Ang chip ay talagang nakayanan ang mga signal na 40 beses na mas malakas kaysa sa mga naunang advanced na wideband receivers.
I-click dito upang malaman kung paano maaaring i-pave ang landas patungo sa 6G gamit ang graphene.
Patungo sa Scalable, Energy-harvesting na 5G Devices
Sa pinakabagong pananaliksik ngayong buwan, pinalawig ng mga mananaliksik ng MIT ang kanilang lapit. Ang ginawa nila ay gamitin ang switch-capacitor network bilang feedback path sa isang amplifier na may negative gain. Ang partikular na configuration na ito ay sinasamantala ang Miller effect.
Pinangalanang Miller effect matapos si John Milton Miller, na unang naglarawan nito noong 1920, inilalarawan ng Miller effect ang sitwasyon kung saan ang capacitance (ang kakayahan ng isang bagay na mag-imbak ng electric charge) sa pagitan ng input at output ng isang amplifier (isang electronic component na nagpapalakas ng mahina na electrical signals) ay lumilitaw bilang mas malaking capacitance sa input.
Pinapayagan ng effect na ang maliliit na capacitor ay kumilos na parang mas malalaking capacitor.
“Ang trick na ito ay nagbibigay-daan sa amin na matugunan ang pangangailangan sa filtering para sa narrow-band IoT nang hindi kailangan ng pisikal na malalaking component, na lubos na nagpapaliit ng laki ng circuit.”
– Araei
Ang receiver na dinisenyo ng mga mananaliksik ay may aktibong area na mas mababa sa 0.05 square millimeters. May isang hamon na kinailangan nilang pagtagumpayan, at iyon ay kung paano mag-apply ng sapat na boltahe upang patakbuhin ang mga switch habang pinapanatiling mababa ang kabuuang power supply ng chip, sa 0.6 volts lamang.
Gayunpaman, kung ang boltahe na kailangan para sa switching ay masyadong mababa, maaaring magkamali ang pag-on at pag-off ng napakaliit na mga switch kapag may mga interfering signal. Para dito, gumamit ang mga mananaliksik ng espesyal na circuit method.
Ang method na tinatawag na bootstrap clocking ay nagpapalakas ng control voltage nang sapat upang matiyak na ang mga switch ay gumagana nang tama habang kumukonsumo ng mas kaunting power at mas kaunting elemento kaysa sa tradisyonal na clock boosting techniques.
Ang lahat ng mga inobasyon ay pinagsasama upang payagan ang bagong receiver na gumamit ng power na mas mababa sa isang milliwatt (mW) habang nagba-block ng mas maraming harmonic interference kaysa sa karaniwang IoT receivers. Ayon kay Araei:
“Ang aming chip ay napakatahimik din, sa usapin ng hindi pagdudulot ng polusyon sa airwaves. Ito ay dahil sa napakaliit ng aming mga switch, kaya ang dami ng signal na maaaring tumagas mula sa antenna ay napakaliit din.”
Ang prototype na receiver (RX) ay ipinatupad sa 22-nm fully depleted silicon-on-insulator (FD-SOI) technology, sumasakop ng 0.048 mm² at kumukonsumo ng power sa pagitan ng 1.27-5.48 mW. Ang receiver ay nag-ooperate sa frequency range na 0.25-3 GHz at nakakamit ang blocker 1-dB compression point (B1dB) na -3/-2 dBm sa 3rd/5th harmonics, ayon sa pagkakabanggit. Ang local oscillator (LO) leakage sa antenna port ay nagpapakita rin ng superior performance kumpara sa state-of-the-art designs, na may worst-case -73 dBm sa buong frequency range.
Dahil mas maliit ang sukat kaysa sa tradisyonal na mga device, pati na rin ang pag-asa sa precharged capacitors at switches sa halip na mas kumplikadong electronics, maaaring maging mas cost-effective ang paggawa ng receiver.
Gayundin, dahil ang disenyo ng receiver ay kayang saklawin ang malawak na hanay ng signal frequencies, maaari itong i-implement sa iba’t ibang kasalukuyan at hinaharap na IoT devices.
Suportado nang bahagya ng National Science Foundation, ang mga mananaliksik ay nakabuo ng prototype at ngayon ay layuning payagan ang kanilang receiver na mag-operate nang walang dedicated power supply. Upang mapagana ang chip, maaari nilang tingnan ang paggamit ng Bluetooth o Wi-Fi signals mula sa kapaligiran.
Pamumuhunan sa Analog at Mixed-Signal Integrated Circuits Market
Pagdating sa pamumuhunan sa sektor, isa sa mga pinaka-relevant na kumpanya na dapat tingnan dito ay ang Analog Devices (ADI ). Isang pangunahing manlalaro sa analog at mixed-signal semiconductors, ang ADI ay nagde-develop ng data converters, amplifiers, radio frequency (RF) ICs, edge processors, power management, at iba pang sensors. Nag-iinvest din ito sa energy-efficient architectures para sa wireless devices.
Analog Devices
Kung titingnan natin ang market performance ng ADI stocks, kasalukuyang nagte-trade ito sa $234.68, tumaas ng 10.46% YTD. Ang mga stocks ng kumpanya ay talagang nag-enjoy ng positibong market trend nang higit sa isang dekada, na umabot sa all-time high na halos $244 noong unang bahagi ng taong ito. Kahit na naranasan ang pagbaba sa halos $164 noong Abril kasabay ng broad market, ito ay nakabawi nang maayos, na nagrekord ng positibong performance na halos 42.5%.
Kasama 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 shareholders nito.
Tungkol sa financials ng kumpanya, iniulat ng Analog Devices ang revenue na $2.64 bilyon para sa fiscal second quarter ng 2025, na nagtapos noong Mayo 3, 2025. Sa double-digit YoY growth na naitala sa lahat ng end markets, ang kumpanya ay nagkaroon ng $3.9 bilyon sa operating cash flow at free cash flow na $3.3 bilyon sa trailing twelve-month basis.
“Na-deliver ng ADI ang second quarter revenue at earnings per share na lampas sa high end ng guidance,” sabi ng CEO na si Vincent Roche. “Sa gitna ng global trade volatility, ang aming performance ay sumasalamin sa patuloy na cyclical recovery, at sa lakas at resiliency ng aming business model. Ang aming walang humpay na commitment sa innovation at customer success, ay nagbibigay-daan sa ADI na patuloy na palawakin ang aming leadership sa increasingly AI-driven Intelligent Edge, na nagdadala ng exceptional value para sa shareholders sa parehong near- at long-term.”
Ang pinahusay na demand na naitala ng Analog Devices nitong nakaraang quarter, ayon kay CFO Richard Puccio, ay sumusuporta rin sa kanilang outlook para sa patuloy na paglago sa susunod na quarter at pinagtitibay ang kanilang pananaw na “nasa isang cyclical upturn tayo.”
Para sa third quarter ng fiscal 2025, inaasahan nilang magkaroon ng revenue na $2.75 bilyon at operating margin na 27.2%. Inaasahan na ang EPS ay nasa paligid ng $1.23.
ADI Tsart ng Presyo
Sa ikalawang quarter, samantala, nagbalik ang kumpanya ng $0.7 bilyon sa shareholders sa pamamagitan ng dividends at repurchases. Inanunsyo rin ng board ang quarterly cash dividend na $0.99 bawat share, na babayaran sa Hunyo 18, 2025.
Ang dividend na ito ay sumasalamin sa 8% na pagtaas, na inanunsyo noong Peb. ngayong taon, na nagmarka ng 21 sunud-sunod na taon ng mas mataas na dividends. Kasabay nito, nakuha nila ang awtorisasyon upang mag-repurchase ng karagdagang $10 bilyon ng kanilang common stock.
“Ang resilient na business model ng ADI at ang track record ng pag-deliver ng profitable growth ay nagbibigay-daan sa aming pagbabalik ng 100% ng free cash flow sa shareholders sa pangmatagalan.”
– Roche
Samantala, ngayong buwan, inilunsad ng kumpanya ang corporate venture capital (CVC) fund na tinatawag na ADVentures (ADV) na naglalayong mamuhunan sa mga emerging opportunities na magtatakda ng mga bagong hangganan sa innovation at impact.
Ang focus ay sa mga nascent ideas na nagde-develop ng revolutionary solutions sa Human Health, Advanced Systems & Robotics, at Climate & Energy, na may partikular na interes sa mga larangan tulad ng AI, computing architectures, bagong sensing modalities, at secure connectivity.
Noong Enero ngayong taon, nakuha din ng Analog Devices ang suporta mula sa U.S. Department of Commerce, na pumirma ng apat na non-binding contracts, kung saan magbibigay ito ng hanggang $105 milyon na direct funding sa kumpanya. Ang mga kontratang ito ay bahagi ng CHIPS and Science Act, na idinisenyo upang pasiglahin ang domestic semiconductor industry.
Nakatuon sa pagpapagana ng innovation sa Intelligent Edge, ang pamumuhunan ay makakatulong sa kanila na palakasin ang workforce training at partnerships pati na rin pamahalaan ang kanilang environmental footprint.
Pinakabagong Balita at Pag-unlad ng Analog Devices (ADI) Stock
Konklusyon
Sa mga susunod na henerasyon ng IoT devices na gagamit ng 5G technology, kailangan ng mga receiver na kayang humawak ng malawak na hanay ng frequencies na may mababang power consumption at gastos.
Ang pinahusay na teknolohiya ng receiver dito ay maaaring magdala ng mas mahusay na connectivity, mas mahabang battery life, at mas mapagkakatiwalaang performance para sa mga IoT device, na magpapahintulot sa mas malawak na hanay ng aplikasyon sa mga larangan tulad ng smart homes, industrial automation, healthcare, at environmental monitoring.
Habang tumataas ang pangangailangan para sa energy-efficient, interference-resilient na teknolohiya ng receiver, ang compact, low-power receiver design ng MIT ay makakatulong sa mga smart device na makamit ang mas mahusay na performance at nadagdagang functionality, na nagreresulta sa mas matalinong, mas maliit, at mas matagal na tumatagal na wearables at IoT devices para sa isang tunay na interconnected na mundo!
