חוקרי UAB פיתחו מתג חדשני לתקשורת 6G שמכפיל את הביצועים ל-120 גיגה-הרץ ומפחית את השימוש באנרגיה, ומבטיח קיימות ויעילות משופרת בתחום הטלקומוניקציה.
המכשיר, מתג טלקומוניקציה, משפר את הקיימות ומציע ביצועים כפולים ממכשירים קיימים.
חוקרים ב-UAB פיתחו מתג טלקומוניקציה הפועל בתדרים גבוהים במיוחד תוך צריכת חשמל פחות מטכנולוגיות מסורתיות. חדשנות זו, המתאימה למערכות תקשורת 6G הקרובות, מציעה קיימות משופרת באמצעות צריכת אנרגיה מופחתת. הממצאים פורסמו לאחרונה ב טבע אלקטרוניקה.
אלמנט הכרחי לבקרת אותות במכשירי תקשורת אלקטרוניים הוא המתג, שתפקידו לאפשר מעבר אות חשמלי (מצב ON) או לחסום אותו (מצב OFF). האלמנטים המהירים ביותר המשמשים כיום לביצוע פונקציה זו הם מבוססי סיליקון (מה שנקרא מתגי MOSFET RF סיליקון-על-מבודד) ופועלים באמצעות אותות עם תדרים של עשרות גיגה-הרץ (GHz).
עם זאת, הם נדיפים, כלומר, הם דורשים מקור מתח קבוע כדי לשמור על מצב ON. כדי לשפר את מערכות התקשורת הנוכחיות ולעמוד בדרישה לתקשורת מהירה יותר ויותר שתכלול את האינטרנט של הדברים (IoT) והפופולריות של המציאות המדומה, יש צורך להגביר את תדירות האותות שאיתם אלמנטים אלו מסוגלים לפעול, וכן לשפר את הביצועים שלהם.
פריצת דרך בטכנולוגיית Switch
שיתוף פעולה בינלאומי בהשתתפות חוקרים מהמחלקה להנדסת טלקומוניקציה והנדסת מערכות של UAB פיתח מתג שלראשונה מסוגל לבצע בתדירות פעולה כפולה מתדרים מבוססי סיליקון הנוכחיים, עם טווח תדרים של עד 120 גיגה-הרץ. , וללא צורך בהפעלת מתח קבוע.
המתג החדש משתמש בחומר לא נדיף, הנקרא hBN (Hexagonal Boron Nitride), המאפשר להפעיל את מצב ON או OFF שלו על ידי הפעלת פולס מתח חשמלי במקום אות קבוע. בדרך זו, החיסכון באנרגיה שניתן להשיג הוא משמעותי מאוד.
תמונת מיקרוסקופ של המכשיר שפורסמה ב-Nature Electronics. קרדיט: Universitat Autonoma de Barcelona
"צוות המחקר שלנו מהמחלקה להנדסת טלקומוניקציה ומערכות ב-UAB היה מעורב בתכנון המכשירים ובאפיון הניסוי שלהם במעבדה", מסביר החוקר ג'ורדי ורדו. "לראשונה הצלחנו להדגים את פעולתו של מתג המבוסס על hBN, חומר לא נדיף, בטווח תדרים של עד 120 גיגה-הרץ, מה שמרמז על האפשרות להשתמש בטכנולוגיה זו בתקשורת ההמונים החדשה של 6G מערכות, שבהן יידרש מספר גבוה מאוד של אלמנטים אלה". עבור ורדו, זוהי "תרומה חשובה מאוד, לא רק מנקודת המבט של ביצועי המכשיר אלא גם לקראת טכנולוגיה הרבה יותר בת קיימא במונחים של צריכת אנרגיה."
התקנים אלה פועלים הודות לתכונת הזיכרון, השינוי בהתנגדות החשמלית של חומר כאשר מופעל מתח. עד כה, מתגים מהירים מאוד פותחו בניסוי ממריסטורים (התקנים עם זיכרון) שנוצרו עם רשתות דו מימדיות של בור ניטריד משושה (hBN) מחוברות יחד ליצירת משטח. עם סידור זה, תדר המכשיר יכול להגיע עד 480 גיגה-הרץ, אך רק ל-30 מחזורים, כלומר, ללא יישום מעשי. ההצעה החדשה משתמשת באותו חומר אך מסודרת בסופרפוזיציה של שכבות (בין 12 ל-18 שכבות בסך הכל) שיכולות לפעול במהירות של 260 גיגה-הרץ ועם יציבות גבוהה מספיק של כ-2000 מחזורים ליישום במכשירים אלקטרוניים.
המחקר, שפורסם לאחרונה בכתב העת טבע אלקטרוניקהתוכנן על ידי אוניברסיטת המלך עבדאללה למדע וטכנולוגיה (KAUST) ב ערב הסעודיתבמעורבות של חוקרים מהמחלקה להנדסת טלקומוניקציה והנדסת מערכות ב-UAB Jordi Verdú, Eloi Guerrero, Lluís Acosta ופדרו דה פאקו, וכן חוקרים מאוניברסיטת טקסס באוסטין (ארה"ב), מהמכון הלאומי Tyndall ו University College Cork (שניהם באירלנד).
