De nouvelles recherches menées par l’Université de Bristol pourraient rapprocher les applications de 6G futuristes comme les voitures autonomes et les diagnostics de santé à distance instantanés de la réalité. Le étudepublié dans la revue Nature électroniqueDétails Une percée radicale dans la technologie des semi-conducteurs conçue pour gérer les vastes volumes de données requises pour les réseaux de nouvelle génération. Les concepts futuristes tels que la chirurgie à distance, les salles de classe virtuelles et l’automatisation industrielle avancée comptent sur la capacité de transférer des données beaucoup plus rapidement que les réseaux existants le permettent. Cette recherche développe une façon innovante d’accélérer ce processus, ouvrant la voie à la 6G.
Le défi de la technologie 6G
Le passage de la 5G à la 6G nécessite une mise à niveau importante de la technologie des semi-conducteurs. Les composants clés, en particulier les amplificateurs radiofréquences fabriqués à partir de nitrure de gallium (GAN), doivent être beaucoup plus rapides, émettre une plus grande puissance et être plus fiable pour gérer les demandes de 6 g.
« Au cours de la prochaine décennie, des technologies auparavant presque inimaginables pour transformer un large éventail d’expériences humaines pourraient être largement disponibles. Les avantages possibles sont également de grande envergure, y compris les progrès des soins de santé avec des diagnostics et une chirurgie à distance, des salles de classe virtuelles et même un tourisme de vacances virtuel. »
a déclaré le co-dirigeant l’auteur Martin Kuball, professeur de physique à l’Université de Bristol.
Une nouvelle architecture pour les amplificateurs semi-conducteurs
L’équipe internationale de scientifiques et d’ingénieurs a testé une nouvelle architecture qui pousse les performances de ces amplificateurs GaN à des niveaux sans précédent. Ils l’ont atteint en découvrant un « effet de verrouillage » dans Gan qui a déverrouillé les performances du dispositif radiofréquence beaucoup plus élevées. La nouvelle technologie, appelée transistors à effet de champ Superlattice Castellated (SLCFETS), utilise plus de 1 000 canaux parallèles, ou «nageoires», avec une largeur inférieure à 100 nanomètres pour conduire le courant. Bien que ces appareils aient démontré les performances les plus élevées dans la gamme de fréquences en bande W (75-110 GHz), la physique derrière cette performance était auparavant inconnue.
« Nous avons reconnu que c’était un effet de verrouillage dans GAN, ce qui permet les performances élevées de la radio. »
a expliqué le Dr Akhil Shaji, associé de recherche honoraire à l’Université de Bristol. En utilisant des mesures électriques ultra-précis et une microscopie optique, les chercheurs ont identifié que cet effet s’est produit dans le plus large des plus de 1 000 ailettes. Cette découverte a été encore vérifiée avec un modèle de simulation 3D.
Fiabilité et applications futures
Une partie critique de la recherche a été d’étudier la fiabilité de cet effet de verrouillage pour des applications pratiques. Des tests rigoureux sur une longue durée ont montré que l’effet n’a aucun impact néfaste sur la fiabilité ou les performances de l’appareil. Les chercheurs ont constaté qu’une fine couche de revêtement diélectrique autour de chaque nageoire était un facteur clé de cette stabilité. La principale conclusion était que l’effet de verrouillage peut être exploité pour d’innombrables applications pratiques, contribuant à transformer la vie quotidienne dans les années à venir. Les prochaines étapes de la recherche comprennent une augmentation de la densité de puissance que les appareils peuvent fournir et travailler avec des partenaires de l’industrie pour amener ces appareils de nouvelle génération sur le marché commercial.
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