Международная группа инженеров и ученых открыла способ значительного повышения производительности полупроводников на основе нитрида галлия (GaN). Эти инновации особенно актуальны в контексте подготовки к шестому поколению мобильной связи — 6G.
Переход от 5G к 6G предполагает кардинальное увеличение скорости передачи данных, что критически важно для таких технологий, как автономный транспорт, иммерсивная виртуальная реальность и моментальная медицинская диагностика. Всё это требует устройств, способных обрабатывать огромные объемы информации на сверхвысоких частотах.
Исследователи представили новую архитектуру радиочастотных усилителей на базе нитрида галлия. Ключом к прорыву стал так называемый «эффект фиксатора» — ранее неизвестное физическое явление, обеспечивающее стабильное управление током на высоких частотах.
Команда протестировала особый тип транзисторов — полевые транзисторы с эффектом сверхрешетки (SLCFET), в которых движение тока направляют более тысячи наноребер шириной менее 100 нанометров. Эти компоненты показали рекордную производительность в W-диапазоне (75–110 ГГц) — частотах, на которых будут работать сети 6G.
«Мы наблюдали совершенно новый физический эффект, возникающий в структуре GaN. Это открыло путь к стабильной и высокочастотной работе устройств», — отметил профессор Мартин Кубалл из Университета Бристоля, один из авторов исследования.
В дальнейшем команда локализовала точку возникновения эффекта фиксатора и разработала 3D-модель, чтобы подтвердить теоретические расчёты. В ходе долгосрочного тестирования устройство показало не только отличную производительность, но и устойчивость к нагрузкам — никаких признаков деградации со временем выявлено не было.
Одним из важных факторов стабильности оказалось тонкое диэлектрическое покрытие вокруг каждого наноребра, обеспечивающее стабильное распределение электрического поля.
Этот фундаментальный прорыв ведет к созданию энергоэффективных, многофункциональных чипов нового поколения — основ будущей вычислительной техники, квантовых систем и, конечно же, сетей 6G.