Έρχεται το 6G: Νέα τρανζίστορ φέρνουν επανάσταση στις ταχύτητες και τις συσκευές

Μια νέα ανακάλυψη στο χώρο των ημιαγωγών από το Πανεπιστήμιο του Μπρίστολ ανοίγει τον δρόμο για την έλευση των δικτύων 6G και την επανάσταση στην επικοινωνία και την τεχνολογία. Μερικές από τις μελλοντικές εφαρμογές είναι αυτοκίνητα χωρίς οδηγό, ιατρική διάγνωση από απόσταση σε πραγματικό χρόνο, ακόμα και η αίσθηση της αφής από κάποιον που βρίσκεται στην άλλη άκρη του κόσμου. 

Μια τεχνολογική επανάσταση γεννιέται στο εργαστήριο του Μπρίστολ

Όπως διαβάζουμε στο The Brighter Side News, η πρόοδος αυτή στηρίζεται σε έναν νέο τύπο τρανζίστορ που μπορεί να επιτρέψει τη μετάδοση δεδομένων με ασύλληπτες ταχύτητες, βελτιώνοντας όχι μόνο την απόδοση των συσκευών μας, αλλά και την αξιοπιστία τους. Οι επιστήμονες ανέπτυξαν ένα πρωτοποριακό τρανζίστορ βασισμένο στο υλικό Gallium Nitride (GaN), το οποίο εδώ και χρόνια αποτελεί βασικό συστατικό στα σύγχρονα δίκτυα. Ωστόσο, το νέο μοντέλο ξεπερνά τα γνωστά όρια, κάνοντας άλμα προς την επόμενη γενιά πληροφορικής.

Οι έξυπνες συσκευές, τα αυτόνομα οχήματα και τα «έξυπνα σπίτια» ανταλλάσσουν δεδομένα μέσω ραδιοσυχνοτήτων. Το 5G είναι η τρέχουσα τεχνολογία, όμως το 6G αναμένεται να προσφέρει δεκαπλάσιες ταχύτητες, απαιτώντας εξαιρετικά γρήγορους και αποδοτικούς ημιαγωγούς. 

1000 μικροσκοπικά «πτερύγια»

Η νέα διάταξη τρανζίστορ, με την ονομασία SLCFET (Superlattice Castellated Field Effect Transistor), στηρίζεται σε πάνω από 1.000 μικροσκοπικά «πτερύγια», καθένα από τα οποία έχει πλάτος μικρότερο από 100 νανόμετρα. Είναι σαν λωρίδες σε μια υπερσύγχρονη λεωφόρο: όσο περισσότερες λωρίδες, τόσο περισσότερα αυτοκίνητα. Όμως, η καινοτομία δεν περιορίζεται στην πολυπλοκότητα της αρχιτεκτονικής. Το πραγματικό άλμα έγινε όταν οι επιστήμονες εντόπισαν ένα νέο φυσικό φαινόμενο μέσα στο υλικό GaN, το οποίο ονόμασαν "latch effect". Αυτό το φαινόμενο κάνει το τρανζίστορ να ενεργοποιείται σχεδόν στιγμιαία, χωρίς σταδιακή αύξηση του ρεύματος. Η απόκριση γίνεται απότομα, σαν να γυρίζεις έναν διακόπτη στιγμιαία στο on, γεγονός που είναι καθοριστικής σημασίας για την ταχύτητα των 6G δικτύων.

Για να επιβεβαιώσουν τη λειτουργία του latch effect, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν εξειδικευμένες μεθόδους μέτρησης και μικροσκόπια φωτός υψηλής ακρίβειας. Παρατήρησαν ότι το φαινόμενο εμφανιζόταν στη μεγαλύτερη από τις 1.000 «λεπίδες», κάτι που επιβεβαιώθηκε με τρισδιάστατα μοντέλα. Σημαντικό είναι ότι αυτό το φαινόμενο δεν προκαλούσε ζημιά στο τρανζίστορ – αντίθετα, το έκανε πιο σταθερό και αποδοτικό, ακόμα και σε υψηλά φορτία.

Η απόδοση που ξεπερνά τα όρια και ο ρόλος της θερμικής σταθερότητας

Στις εργαστηριακές δοκιμές, τα νέα τρανζίστορ παρουσίασαν θεαματικές επιδόσεις: έφτασαν σε συχνότητες μέχρι και 110 GHz, ξεπερνώντας κατά πολύ εκείνες των σημερινών συσκευών. Η απόδοση ισχύος ξεπέρασε τα 10 watt ανά χιλιοστό σε συχνότητα 94 GHz, τη στιγμή που προηγούμενα GaN τρανζίστορ έφταναν μόλις τα 4 GHz. Το ακόμη πιο εντυπωσιακό είναι πως, παρόλο που η θερμοκρασία έφτασε στους 283 βαθμούς Κελσίου, η λειτουργία παρέμεινε σταθερή και ασφαλής.

Αντίθετα με παρόμοιες τεχνολογίες από πυρίτιο, όπου το latch effect μπορεί να προκαλέσει δυσλειτουργίες ή μόνιμες βλάβες, τα νέα τρανζίστορ από GaN το αντιμετωπίζουν χωρίς κανένα πρόβλημα. Η ενεργοποίηση και απενεργοποίηση γίνεται επαναλαμβανόμενα, χωρίς απώλεια στην απόδοση, κάτι που σημαίνει ότι ανοίγει ο δρόμος για χρήση σε απαιτητικά περιβάλλοντα.

Οι ερευνητές ήδη σχεδιάζουν την επόμενη φάση, αυξάνοντας ακόμα περισσότερο την πυκνότητα ισχύος και εξετάζοντας τρόπους να ενσωματώσουν το latch effect σε καθημερινές συσκευές. Ο τεχνολογικός κόσμος παρακολουθεί με ενδιαφέρον, καθώς η μετάβαση στο 6G δεν είναι απλώς ένα ακόμα βήμα – είναι ένα άλμα προς ένα μέλλον όπου η ταχύτητα και η αμεσότητα στην επικοινωνία θα αποτελούν δεδομένο.