Исследователи разработали коммутатор для революции в области связи 6G
Исследователи UAB разработали инновационный коммутатор для связи 6G, который удваивает производительность до 120 ГГц и снижает энергопотребление, что обещает повышение устойчивости и эффективности в телекоммуникациях. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Electronics.
Незаменимым элементом для управления сигналами в электронных коммуникационных устройствах является коммутатор, функция которого заключается в том, чтобы пропускать электрический сигнал (состояние ON) или блокировать его (состояние OFF). Самые быстрые элементы, используемые в настоящее время для выполнения этой функции, выполнены на основе кремния и работают на сигналах с частотой в десятки гигагерц (ГГц).
Однако они нестабильны, то есть требуют постоянного источника питания для поддержания включенного состояния. Чтобы усовершенствовать существующие системы связи и удовлетворить спрос на все более быстрые коммуникации, которые будут связаны с Интернетом вещей (IoT) и популяризацией виртуальной реальности, необходимо повысить частоту сигналов, с которыми способны работать эти элементы, и улучшить их производительность.
Международная группа исследователей с кафедры телекоммуникаций и системной инженерии UAB разработала коммутатор, который впервые способен работать на частоте, вдвое превышающей рабочую частоту нынешних устройств на основе кремния, в диапазоне частот до 120 ГГц и без необходимости подачи постоянного напряжения.
В новом коммутаторе используется энергонезависимый материал, называемый hBN (Hexagonal Boron Nitride), который позволяет активировать его состояние ON или OFF путем подачи импульса электрического напряжения вместо постоянного сигнала. Таким образом достигается значительная экономия энергии.
«Наша исследовательская группа участвовала в разработке устройств и их экспериментальной характеристике в лаборатории, — объясняет исследователь Жорди Верду. — Впервые нам удалось продемонстрировать работу коммутатора на основе hBN, энергонезависимого материала, в диапазоне частот до 120 ГГц, что говорит о возможности использования этой технологии в новых системах массовых коммуникаций 6G, где потребуется очень большое количество таких элементов».
По мнению Верду, это очень важный вклад в создание более устойчивой технологии не только с точки зрения производительности устройства, но и с точки зрения потребления энергии. Эти устройства работают благодаря свойству мемристора — изменению электрического сопротивления материала при подаче напряжения.
До сих пор сверхбыстрые переключатели были экспериментально разработаны на основе мемристоров (устройств с мемристором), созданных с помощью двумерных сетей из гексагонального нитрида бора (hBN), соединенных вместе для формирования поверхности.
При таком расположении частота устройства могла достигать 480 ГГц, но только в течение 30 циклов, то есть без практического применения. В новом предложении используется тот же материал, но расположенный в виде суперпозиции слоев (всего от 12 до 18 слоев), который может работать на частоте 260 ГГц и с достаточно высокой стабильностью, чтобы быть реализованным в электронных устройствах.
Ранее исследователи KAIST разработали гибридную натриево-ионную батарею с высокой мощностью и плотностью энергии, обещающую быструю зарядку для применения в электромобилях и других передовых технологиях. Она превосходит по плотности энергии коммерческие литий-ионные батареи и демонстрирует характеристики плотности энергии суперконденсаторов.
