Novas pesquisas lideradas pela Universidade de Bristol poderiam aproximar as aplicações futuristas de 6G, como carros autônomos e diagnósticos instantâneos de assistência médica remota da realidade. O estudarpublicado na revista Nature Electronicsdetalha um avanço radical na tecnologia de semicondutores projetada para lidar com os vastos volumes de dados necessários para redes de próxima geração. Conceitos futuristas, como cirurgia remota, salas de aula virtuais e automação industrial avançada, dependem da capacidade de transferir dados muito mais rápidos do que as redes existentes permitem. Esta pesquisa desenvolve uma maneira inovadora de acelerar esse processo, abrindo caminho para 6G.
O desafio da tecnologia 6G
A mudança de 5G para 6G requer uma atualização significativa da tecnologia de semicondutores. Os principais componentes, especificamente os amplificadores de radiofrequência feitos de nitreto de gálio (GaN), precisam ser muito mais rápidos, emitem maior poder e ser mais confiáveis para lidar com as demandas de 6g.
“Na década seguinte, as tecnologias anteriormente inimagináveis para transformar uma ampla gama de experiências humanas podem estar amplamente disponíveis. Os possíveis benefícios também são abrangentes, incluindo avanços nos cuidados de saúde com diagnóstico remoto e cirurgia, salas de aula virtuais e até turismo virtual de férias”.
disse o co-autor Martin Kuball, professor de física da Universidade de Bristol.
Uma nova arquitetura para amplificadores de semicondutores
A equipe internacional de cientistas e engenheiros testou uma nova arquitetura que aumenta o desempenho desses amplificadores de GaN a níveis sem precedentes. Eles conseguiram isso descobrindo um “efeito de trava” em GaN que desbloqueou muito maior desempenho do dispositivo de radiofrequência. A nova tecnologia, chamada Superlattice Castellated Field Effect Transistores (SLCFETS), usa mais de 1.000 canais paralelos, ou “barbatanas”, com uma largura abaixo de 100 nanômetros para dirigir a corrente. Embora esses dispositivos tenham demonstrado o maior desempenho na faixa de frequência da banda W (75-110 GHz), a física por trás desse desempenho era anteriormente desconhecida.
“Reconhecemos que era um efeito de trava em GaN, que permite o alto desempenho de radiofrequência”.
explicou o Dr. Akhil Shaji, associado de pesquisa honorária da Universidade de Bristol. Utilizando medições elétricas de ultra-precisão e microscopia óptica, os pesquisadores identificaram que esse efeito ocorreu no mais amplo das mais de 1.000 barbatanas. Essa descoberta foi verificada com um modelo de simulação 3D.
Confiabilidade e aplicativos futuros
Uma parte crítica da pesquisa foi estudar a confiabilidade desse efeito de trava para aplicações práticas. Testes rigorosos em longa duração mostraram que o efeito não tem impacto prejudicial na confiabilidade ou desempenho do dispositivo. Os pesquisadores descobriram que uma fina camada de revestimento dielétrico em torno de cada barbatana era um fator -chave nessa estabilidade. A principal conclusão foi que o efeito de trava pode ser explorado para inúmeras aplicações práticas, ajudando a transformar a vida cotidiana nos próximos anos. As próximas etapas para a pesquisa incluem aumentar ainda mais a densidade de potência que os dispositivos podem entregar e trabalhar com parceiros do setor para levar esses dispositivos de próxima geração ao mercado comercial.
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