O CPQD está procurando um parceiro para o desenvolvimento do seu chip fotônico, um insumo criado para viabilizar altas velocidades e aplicações para a Internet do futuro. Em conversa com Mobile Time, Rafael Figueiredo, gerente de soluções de infraestrutura de conectividade do instituto, explica que há conversas em andamento, mas nada fechado.
Um chip fotônico é um dispositivo que utiliza luz (fótons) em vez de eletricidade para realizar operações computacionais e transmitir informações. Em vez de depender de circuitos eletrônicos convencionais, utiliza circuitos ópticos que controlam a luz, permitindo processar dados com maior eficiência e velocidade. Chips fotônicos prometem revolucionar áreas como telecomunicações e computação, oferecendo vantagens como menor consumo de energia e maior largura de banda, o que é crucial para o futuro da computação em alta escala e redes móveis 5G e 6G.
Criado dentro do projeto Teranet, o chip fotônico é um processador usado para transmissão e recepção de sinais de rede, com aplicação por meio de canal óptico e integração fotônica. Isso possibilita entregar 1,2 Tbps de taxa de transmissão para interconexões de datacenters e redes de transportes das redes ópticas das operadoras (que abastecem as redes de acesso cujas ERBs irradiam o sinal de 5G para o consumidor).
Com capital do Fundo para o Desenvolvimento das Telecomunicações (Funttel) e apoio do Ministério das Comunicações (MCom), o chip foi desenvolvido em duas partes:
- Parte de um estudo em 2019 com um investimento de R$ 2,5 milhões;
- Fase de desenvolvimento que durou os últimos quatro anos e contou com R$ 15,1 milhões.
“O projeto Teranet surgiu com a intenção de oferecer suporte à Internet do futuro, pois as demandas por dados estão cada vez maiores. O nosso objetivo era desenvolver tecnologias que atingissem altas taxas de transmissão (1,2 Tbps). Conseguimos isso ao colocar componentes de ondas diferentes e transmitindo um volume maior de informações”, diz Figueiredo.
O gerente do centro de pesquisa explica ainda que a ideia do projeto era fortalecer a infraestrutura de telecomunicações do País, ao aumentar a capacidade do canal, o que demanda criar uma série de tecnologias, como processamento digital de sinais, amplificar o sinal para transmissão em longa distância, ferramentas de gerenciamento da rede e os dispositivos que geram e recebem o sinal – este é o papel do chip fotônico transceptor (envia e recebe sinais).
“Se aumentarmos a quantidade de informações em um único canal, poderemos atender as demandas que teremos de streaming, realidade virtual, realidade aumentada e até o aumento da demanda de conectividade por home office”, prevê o executivo.
Construindo um chip
Chip fotônico do CPQD em sua forma final e comparado com uma tampa de caneta (divulgação)
A segunda fase contou com o design e a fabricação do chip com uso de inteligência artificial e fabricação do wafer (a bolacha que contém os chips) na Bélgica, pois não há um parceiro do CPQD capaz de produzir esse semicondutor no Brasil, explicou Tiago Sutili, coordenador de PD&I em comunicações ópticas e quânticas do CPQD.
O chip foi cortado e separado em sala limpa no CPQD (sala com controle de ar, temperatura, umidade e outros parâmetros para evitar qualquer contaminação). Após o corte, o processador ficou com um tamanho de 5 por 5 milímetros. O seu protótipo para fazer a recepção e transmissão de sinais ficou um pouco maior, em uma placa de 10 por 10 milímetros.
Figueiredo ressalta que este modelo de 10×10 foi apenas para a prova. Ou seja, um protótipo de bancada de laboratório.
A ideia dos executivos é que o fabricante parceiro (a ser definido) coloque o chip fotônico no tamanho de um módulo (da dimensão de um dedo), de modo que substitua os equipamentos atuais de transmissão de rede que são do tamanho de uma “caixa de pizza” (pizza-box, como é conhecido no setor) para encaixar no rack de uma operadora, por exemplo. Isso acontece pelo módulo ter integração fotônica (circuito integrado em fótons) que consome menos energia elétrica e ocupa menos espaço, além de transmitir com mais velocidade.
Próxima fase – Rota X
Além de procurar um parceiro para fazer o chip fotônico, o CPQD está trabalhando na próxima etapa da evolução das redes. É o projeto Rota X, que está em elaboração há um ano. Sutili explica que o Rota X “olha mais para as redes de acesso”, ou seja, as antenas 5G e futuramente 6G. Afirma ainda que o Rota X não deve ter um novo chip e nem utilizar o chip fotônico, mas a ideia é ter “outras tecnologias” para aumentar a capacidade dos links óticos no acesso e conseguir suportar as redes móveis 5G e 6G. O uso do chip fotônico de 1 Tbps é descartado neste caso, pois aumentaria o custo de implementação das redes.
“Uma operadora procura um equilíbrio diferente entre a capacidade de transmissão e o consumo energético que é cada vez mais complexo. É exatamente isso que estamos olhando no Rota X. Hoje essas redes de acesso estão procurando operar no padrão máximo de velocidade ótica que é 40 Gbps (10 Gbps, no Brasil). Estamos olhando para a próxima geração quando precisaremos de 100 Gbps ou 200 Gbps”, diz o coordenador.
Vale dizer que a rede de transporte tem capacidade na casa de Tbps; a rede de acesso com fibra óptica conta com dezenas de Gbps (centenas no futuro); e a ERB redistribui o sinal 5G ao cliente com centenas de Mbps. Esses números vão crescer no 6G.
“O importante é que para cada ponto vai chegar uma fibra óptica, antes de virar radiofrequência para comunicação móvel. Então, ao aumentar os requisitos, como aconteceu do 4G para o 5G, e como teremos do 5G para o 6G, precisaremos de um aumento da rede óptica que suporta isso. Por isso precisamos caminhar junto com o pessoal de radiofrequência e sem fio (fornecedores de ERBs) para estudar esses requisitos e desenvolver soluções lógicas que permitam redes 6G e aplicações avançadas”, completa.
A expectativa é que o Rota X tenha mais dois anos de execução. Após a primeira fase de estudos com as tecnologias mais viáveis para as redes de acesso, o projeto está atualmente em uma fase de simulação computacional para investigar as melhores soluções de capacidade de transmissão. Em 2025, o Rota X entra na etapa de validação experimental. E em 2026, o projeto será finalizado após uma demonstração experimental.
