Mobil otonom yang menghilangkan kemacetan lalu lintas, mendapatkan diagnosis perawatan medis secara instan tanpa meninggalkan rumah mereka, atau merasakan sentuhan orang yang dicintai yang berbasis di benua itu mungkin terdengar seperti fiksi ilmiah.
Tapi penelitian baru, disutradarai oleh University of Bristol dan diterbitkan di majalah Elektronik AlamSaya bisa melakukan semua ini dan lebih selangkah lebih dekat ke kenyataan berkat kemajuan radikal dalam teknologi semikonduktor.
Konsep futuristik didasarkan pada kemampuan untuk berkomunikasi dan mentransfer volume data yang besar jauh lebih cepat daripada jaringan yang ada. Oleh karena itu, fisikawan telah mengembangkan cara inovatif untuk mempercepat proses ini di antara lusinan pengguna, yang berpotensi di seluruh dunia.
Co-leader, penulis Martin Kuball, seorang profesor fisika di University of Bristol, mengatakan: “Dalam dekade berikutnya, yang sebelumnya hampir tidak terbayangkan teknologi untuk mengubah berbagai pengalaman manusia dapat tersedia secara luas. Manfaat yang mungkin juga dijangkau, termasuk kemajuan dalam kesehatan dengan diagnosis jarak jauh dan operasi, kelas virtual dan bahkan wisata Natal.
“Selain itu, ada potensi yang cukup besar untuk sistem bantuan pengemudi canggih untuk meningkatkan keselamatan jalan dan otomatisasi industri untuk efisiensi yang lebih besar. Daftar kemungkinan aplikasi 6G tidak terbatas, dengan batas hanya untuk menjadi imajinasi manusia. Oleh karena itu, penemuan semikonduktor inovatif kami sangat menarik dan akan membantu meningkatkan perkembangan ini pada kecepatan dan skala.”
Diakui secara luas bahwa perubahan dari 5G ke 6G akan membutuhkan pembaruan radikal teknologi semikonduktor, sirkuit, sistem dan algoritma terkait. Sebagai contoh, komponen semikonduktor utama yang terlibat, dengan kata lain, amplifier frekuensi radio yang terbuat dari pengemudi yang luar biasa bernama Gallium Nitride (GAN), harus jauh lebih cepat, memancarkan kekuatan yang lebih besar dan lebih dapat diandalkan.
Tim ilmuwan dan insinyur internasional telah menguji arsitektur baru, melontarkan amplifier ini Gan Specials ke ketinggian yang belum pernah terjadi sebelumnya. Ini dicapai dengan menemukan efek pestillo pada GAN, yang membuka kunci perangkat frekuensi radio yang jauh lebih besar. Perangkat generasi berikutnya ini menggunakan saluran paralel, yang kemudian memerlukan penggunaan sirip lateral kurang dari 100 nm, jenis transistor yang mengontrol aliran arus yang melewati perangkat.
Penulis utama, Dr. Akhil Shaji, seorang rekan peneliti kehormatan dari University of Bristol, menjelaskan: “Kami telah mengujicobakan teknologi perangkat, bekerja dengan kolaborator, yang disebut Transistor Efek Lapangan Castellated Superlattice (SLCFET) di mana lebih dari 1000 sirip dengan lebar U100 nm bantuan ini.
“Kami menyadari bahwa itu adalah efek pestillo pada GAN, yang memungkinkan kinerja frekuensi radio tinggi,” tambahnya.
Kemudian, para peneliti harus mengidentifikasi dengan tepat di mana efek ini terjadi, dengan secara bersamaan menggunakan pengukuran listrik yang sangat tepat dan mikroskop optik, sehingga dapat dipelajari dan dipahami secara lebih menyeluruh. Setelah menganalisis lebih dari 1.000 temuan sirip, mereka menemukan efek ini di sirip terbesar.
Kuball, yang juga presiden Royal Academy of Engineering dalam teknologi yang muncul, menambahkan: “Kami juga mengembangkan model 3D menggunakan simulator untuk lebih memverifikasi pengamatan kami. Tantangan berikut adalah mempelajari aspek -aspek keandalan efek PESTILLO untuk pengaruh praktis. Uji yang ketat dari perangkat yang lama untuk waktu yang lama menunjukkan bahwa ia tidak memiliki efek drop -down -down.
“Kami menemukan bahwa aspek kunci yang mendorong keandalan ini adalah lapisan tipis lapisan dielektrik di sekitar masing -masing sirip. Tetapi kesimpulan utama jelas: efek kait dapat dieksploitasi untuk aplikasi praktis yang tak terhitung banyaknya, yang dapat membantu mengubah kehidupan orang -orang dengan berbagai cara di tahun -tahun mendatang,” kata Kuball.
Langkah -langkah selanjutnya untuk bekerja mencakup peningkatan kepadatan daya lebih lanjut yang dapat ditawarkan perangkat, sehingga mereka dapat menawarkan kinerja yang lebih besar dan melayani publik yang lebih luas. Mitra industri juga akan membawa perangkat generasi berikutnya ke pasar komersial.
Ini eksklusif Brief teknologi Wawancara, diedit dengan panjang dan kejelasan, dengan Kuball.
Brief teknologi: Apa tantangan teknis terbesar yang dihadapi ketika menemukan efek pestillo ini pada GAN?
Kuball: Tantangan teknis terbesar yang dihadapi adalah untuk mengidentifikasi lokasi yang tepat dari terjadinya efek pestillo. Ini karena setiap perangkat memiliki lebih dari 1000 struktur kurang dari 100 nm (disebut sirip) dan setiap sirip memiliki banyak saluran paralel di dalamnya. Dalam struktur tiga dimensi ini yang memiliki topologi non -flat, sangat sulit untuk mengidentifikasi lokasi yang tepat dari terjadinya efek untuk mengkarakterisasi dan memahami efek keandalan fenomena ini.
Brief teknologi: Bisakah Anda menjelaskan secara sederhana cara kerjanya?
Kuball: Ketika efek pestillo terjadi, perangkat bergerak dari keadaan di luar negara ke negara secara instan (oleh karena itu, disebut kait). Secara bersamaan, tegangan pengapian juga berubah. Perubahan dalam tegangan pengapian ini dapat digunakan untuk memasukkan daya yang lebih tinggi di pintu masuk ketika digunakan sebagai penguat frekuensi radio (RF). Aktivasi bentuk secara langsung menghasilkan linearitas yang lebih besar, yang berarti bahwa bentuk output penguat RF mempertahankan cara yang sama seperti bentuk gelombang input. Kedua efek gabungan ini sangat penting untuk aplikasi generasi berikutnya.
Brief teknologi: Apa katalis untuk pekerjaan ini?
Kuball: Berfungsi sebagai amplifier RF, perangkat gain multichannel yang disebut SLCFET ini telah menunjukkan kinerja RF tertinggi dalam frekuensi band W (75-110 GHz dalam spektrum frekuensi). Namun, fisika di balik kinerja tinggi tidak jelas, yang pengetahuannya akan mempromosikan perangkat ini untuk tindakan yang lebih tinggi. Pekerjaan kami dengan kolaborator internasional memotivasi kami untuk mengungkap mekanisme yang tepat di balik kinerja tinggi yang tinggi ini, yang ditemukan bahwa itu adalah efek pestillo.
Brief teknologi: Apakah Anda memiliki rencana yang sudah ada untuk penelitian/pekerjaan/dll.? Jika tidak, apa langkah Anda selanjutnya?
Kuball: Salah satu tantangan yang dihadapi oleh perangkat generasi berikutnya adalah manajemen panas saat mengoperasikan kepadatan daya yang lebih tinggi. Tim kolaborator internasional, termasuk para peneliti di University of Bristol, bekerja di garis depan untuk mengatasi tantangan -tantangan ini mengintegrasikan bahan konduktif termal yang tinggi.
Brief teknologi: Apakah ada hal lain yang ingin Anda tambahkan yang tidak saya sentuh?
Kuball: Pekerjaan diharapkan untuk mengubah kehidupan manusia dalam dekade mendatang. Banyak aplikasi baru seperti mobil otonom tanpa lalu lintas, diagnosis perawatan medis instan, pemindahan digital, ruang kelas virtual dengan guru holografik, pariwisata virtual, dll.
Brief teknologi: Apakah Anda memiliki saran untuk para peneliti yang berniat membawa ide -ide mereka ke pasar?
Kuball: Dewan adalah bahwa lembaga pembiayaan mendorong dan menjaga penyelidik termotivasi dengan meningkatkan dana yang tersedia. Dari perspektif Inggris, itu adalah untuk mempromosikan dengan DSIT dan pemerintah bahwa semikonduktor sangat penting bagi masyarakat; Sering dilupakan bahwa nukleus untuk membuat AI, 6G, dll. Pekerjaan/kemajuan adalah teknologi semikonduktor, tanpa bisa terjadi, tidak akan ada teknologi perintis baru di AI, 6G dan perawatan medis (tetapi juga pertahanan).
