Los avances de vanguardia en la tecnología de dispositivos de semiconductores están configurados para cambiar el futuro de la comunicación, la salud y el transporte.
Los investigadores de la Universidad de Bristol han progresado considerablemente para desarrollar dispositivos semiconductores de próxima generación que puedan maximizar el potencial de las redes 6G.
Esta innovación va mucho más allá de la velocidad de los datos. Esto abre la puerta a aplicaciones que alguna vez se consideraron ciencia ficción. Es un diagnóstico remoto instantáneo, realidad virtual inmersiva y un vehículo completamente autónomo que se desliza a través de una ciudad sin congestión.
En el corazón de este avance está el rediseño fundamental de la forma en que los dispositivos semiconductores procesan datos de alta frecuencia. Este es un requisito importante para el cambio de 5G a 6G.
Esta evolución podría funcionar con la telesalud en tiempo real, la infraestructura inteligente ultra sensible e incluso el turismo virtual con comentarios táctiles y realistas.
Pero hacer realidad estas experiencias depende de una cosa: semiconductores más rápidos, más potentes y más eficientes.
Martin Kuval, autor de Co-Reid, profesor de física en la Universidad de Bristol, explicó:
“Los posibles beneficios también varían en alcance, incluidos los avances en la atención médica a través del diagnóstico y cirugía remotos, aulas virtuales e incluso el turismo de vacaciones virtual.
«Además, existe un potencial considerable para los sistemas avanzados de asistencia del conductor para mejorar la seguridad vial y la automatización industrial y aumentar la eficiencia. La lista de posibles aplicaciones 6G es interminable, y el límite es la imaginación humana.
«Por lo tanto, nuestro descubrimiento de semiconductores innovadores es extremadamente emocionante y ayudará a impulsar estos desarrollos a velocidad y escala».
Libera el poder del nitruro de galio
El corazón de esta innovación es el nitruro de galio (GaN). Este es un material que ya ha sido elogiado por sus propiedades excepcionales de los amplificadores de radiofrecuencia.
Los equipos de investigación internacionales están repensando la arquitectura de los dispositivos basados en GaN y realizando avances que mejoran significativamente el rendimiento de la radiofrecuencia.
Al identificar fenómenos físicos previamente incomprendidos (efectos de enganche) en estructuras de GaN, los investigadores desbloquean nuevos niveles de eficiencia.
Se ha encontrado que este fenómeno mejora el funcionamiento de los transistores de alta frecuencia, lo que permite que se realice mucho más allá de las limitaciones anteriores.
Presentación de SLCFET
El enfoque experimental del equipo incluyó un nuevo diseño de dispositivos conocido como el transistor de efecto de campo Casteric de Superlattice (SLCFET).
Estos dispositivos incorporan más de 1,000 aletas ultrafinas, cada una de menos de 100 nanómetros de ancho, trabajando juntos para controlar y amplificar el flujo de corriente.
Los SLCFET mostraron resultados excepcionales en el rango de frecuencia de banda W (75 GHz a 110 GHz), un espectro clave para futuras redes 6G.
A pesar de su impresionante desempeño, la física subyacente a los SLCFET no se ha entendido completamente actualizado. Los investigadores han descubierto que el efecto de enganche de la aleta más amplia es la clave para habilitar operaciones tan de alta velocidad.
Precisión y confiabilidad de la ingeniería
Para identificar la causa de este salto de rendimiento, el equipo utilizó una combinación de mediciones eléctricas de alta precisión y microscopios ópticos avanzados.
Sus hallazgos fueron validados a través de modelos de simulación 3D. Es importante destacar que también probaron la durabilidad del efecto del pestillo durante el uso extendido.
Los resultados mostraron que el dispositivo mantiene una excelente confiabilidad con el tiempo sin indicios de degradación del rendimiento.
El delgado recubrimiento dieléctrico alrededor de cada aleta se identifica como un factor clave para garantizar esta estabilidad a largo plazo, y el efecto de enganche no es solo un avance del rendimiento, sino también una facilidad de uso práctica.
Hacia un mundo más inteligente y más conectado
Esta innovación de dispositivos de semiconductores es el facilitador técnico de los sistemas de comunicación global de próxima generación. El impacto potencial es enorme con las aplicaciones que van desde el transporte automatizado y la teleurgy hasta la automatización industrial impulsada por la IA.
Mirando hacia el futuro, los investigadores planean aumentar aún más la densidad de potencia de estos dispositivos y escalarlos para que estén más ampliamente disponibles en los mercados comerciales e industriales. La colaboración con los socios de la industria ya está en marcha para hacer de esta tecnología de próxima generación una implementación práctica.
Este último desarrollo no solo reafirma el liderazgo del Reino Unido en la innovación de semiconductores, sino que también prepara el escenario para una nueva era de un ecosistema tecnológico inteligente e hiperconectado.
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