Una nueva investigación dirigida por la Universidad de Bristol podría llevar aplicaciones 6G futuristas como automóviles autónomos y diagnósticos de salud remotos instantáneos más cerca de la realidad. El estudiarpublicado en la revista Electrónica de la naturalezadetalla un avance radical en la tecnología de semiconductores diseñados para manejar los grandes volúmenes de datos necesarios para las redes de próxima generación. Los conceptos futuristas, como la cirugía remota, las aulas virtuales y la automatización industrial avanzada, dependen de la capacidad de transferir datos mucho más rápido de lo que permiten las redes existentes. Esta investigación desarrolla una forma innovadora de acelerar este proceso, allanando el camino para 6G.
El desafío de la tecnología 6G
El cambio de 5G a 6G requiere una actualización significativa de la tecnología de semiconductores. Los componentes clave, específicamente los amplificadores de radiofrecuencia hechos de nitruro de galio (GaN), deben ser mucho más rápido, emitir mayor potencia y ser más confiables para manejar las demandas de 6G.
«En la próxima década, las tecnologías previamente casi inimaginables para transformar una amplia gama de experiencias humanas podrían estar ampliamente disponibles. Los posibles beneficios también son de gran alcance, incluidos los avances en la salud con el diagnóstico remoto y la cirugía, las aulas virtuales e incluso el turismo virtual de vacaciones».
Dicha co-líder Martin Kuball, profesor de física de la Universidad de Bristol.
Una nueva arquitectura para los amplificadores de semiconductores
El equipo internacional de científicos e ingenieros probó una nueva arquitectura que empuja el rendimiento de estos amplificadores GaN a niveles sin precedentes. Lo lograron al descubrir un «efecto de pestillo» en GaN que desbloqueaba un rendimiento de los dispositivos de radiofrecuencia mucho mayor. La nueva tecnología, llamada Transistores de efecto de campo Castellated de Superlattice (SLCFET), utiliza más de 1,000 canales paralelos, o «aletas», con un ancho de menos de 100 nanómetros para impulsar la corriente. Si bien estos dispositivos habían demostrado el mayor rendimiento en el rango de frecuencia de banda W (75-110 GHz), la física detrás de esta actuación era desconocida previamente.
«Reconocimos que fue un efecto de pestillo en GaN, lo que permite el alto rendimiento de la radiofrecuencia».
Explicó el Dr. Akhil Shaji, asociado de investigación honoraria en la Universidad de Bristol. Usando mediciones eléctricas ultra precisas y microscopía óptica, los investigadores identificaron que este efecto ocurrió en la más ancha de las más de 1,000 aletas. Este hallazgo se verificó aún más con un modelo de simulación 3D.
Confiabilidad y futuras aplicaciones
Una parte crítica de la investigación fue estudiar la confiabilidad de este efecto de pestillo para aplicaciones prácticas. Las pruebas rigurosas durante una larga duración mostraron que el efecto no tiene un impacto perjudicial en la confiabilidad o rendimiento del dispositivo. Los investigadores encontraron que una capa delgada de recubrimiento dieléctrico alrededor de cada aleta era un factor clave en esta estabilidad. La conclusión principal fue que el efecto de pestillo puede ser explotado para innumerables aplicaciones prácticas, ayudando a transformar la vida diaria en los próximos años. Los próximos pasos para la investigación incluyen aún más el aumento de la densidad de potencia que los dispositivos pueden entregar y trabajar con socios de la industria para llevar estos dispositivos de próxima generación al mercado comercial.
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