Nuove ricerche condotte dall’Università di Bristol potrebbero presentare futuristiche applicazioni 6G come auto a guida autonoma e diagnostica sanitaria remota istantanea più vicina alla realtà. IL studiopubblicato sulla rivista Elettronica della naturain dettaglio una svolta radicale nella tecnologia dei semiconduttori progettata per gestire i vasti volumi di dati richiesti per le reti di prossima generazione. Concetti futuristici come la chirurgia remota, le aule virtuali e l’automazione industriale avanzata si basano sulla capacità di trasferire i dati molto più velocemente di quanto le reti esistenti lo consentano. Questa ricerca sviluppa un modo innovativo per accelerare questo processo, aprendo la strada a 6G.
La sfida della tecnologia 6G
Il passaggio da 5G a 6G richiede un significativo aggiornamento della tecnologia dei semiconduttori. I componenti chiave, in particolare gli amplificatori a radiofrequenza realizzati in nitruro di gallio (GAN), devono essere molto più veloci, emettere una maggiore potenza ed essere più affidabili per gestire le esigenze di 6G.
“Nel prossimo decennio, le tecnologie precedentemente quasi inimmaginabili per trasformare una vasta gamma di esperienze umane potrebbero essere ampiamente disponibili. Anche i possibili benefici sono di vasta portata, compresi i progressi nell’assistenza sanitaria con diagnostica remota e chirurgia, aule virtuali e persino turismo virtuale per le vacanze.”
Ha detto l’autore di co-lead Martin Kuball, professore di fisica all’Università di Bristol.
Una nuova architettura per amplificatori a semiconduttore
Il team internazionale di scienziati e ingegneri ha testato una nuova architettura che spinge le prestazioni di questi amplificatori GAN a livelli senza precedenti. Hanno raggiunto questo problema scoprendo un “effetto fermo” in GAN che ha sbloccato prestazioni del dispositivo a radiofrequenza molto maggiori. La nuova tecnologia, chiamata Transistor Field Effect di Superlattice Castellated (SLCFETS), utilizza più di 1.000 canali paralleli o “pinne”, con una larghezza inferiore a 100 nanometri per guidare la corrente. Mentre questi dispositivi avevano dimostrato le prestazioni più elevate nell’intervallo di frequenza della banda W (75-110 GHz), la fisica dietro questa performance era precedentemente sconosciuta.
“Abbiamo riconosciuto che si trattava di un effetto fermo in GAN, che consente l’elevata prestazione a radiofrequenza.”
ha spiegato il Dr. Akhil Shaji, associato onorario presso l’Università di Bristol. Utilizzando misurazioni elettriche ultra-precisione e microscopia ottica, i ricercatori hanno individuato che questo effetto si è verificato nella più ampia delle oltre 1.000 pinne. Questa scoperta è stata ulteriormente verificata con un modello di simulazione 3D.
Affidabilità e applicazioni future
Una parte critica della ricerca è stata quella di studiare l’affidabilità di questo effetto fermo per applicazioni pratiche. Test rigorosi per una lunga durata hanno mostrato che l’effetto non ha alcun impatto dannoso sull’affidabilità o sulle prestazioni del dispositivo. I ricercatori hanno scoperto che un sottile strato di rivestimento dielettrico attorno a ciascuna pinna era un fattore chiave in questa stabilità. La conclusione principale è stata che l’effetto fermo può essere sfruttato per innumerevoli applicazioni pratiche, contribuendo a trasformare la vita quotidiana nei prossimi anni. I prossimi passi per la ricerca includono ulteriormente l’aumento della densità di potenza che i dispositivi possono fornire e lavorare con partner del settore per portare questi dispositivi di prossima generazione nel mercato commerciale.
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