Hướng phát triển của điốt trong công nghệ truyền thông 6G là gì?
Để lại lời nhắn
1, tần số cao và cao - Tốc độ: Đổi mới thiết bị vượt qua giới hạn vật lý
6G Terahertz Truyền thông (0,1-10 THz) trình bày các yêu cầu hiệu suất chưa từng có đối với điốt. Các điốt Schottky truyền thống đang tiếp cận các giới hạn lý thuyết của chúng trong dải tần số sóng milimet, trong khi các hệ thống vật liệu mới dựa trên gallium nitride (GAN) và cacbua silicon (SIC) đang mở ra không gian mới. Ví dụ, diode terahertz dựa trên GaN được phát triển bởi Phòng thí nghiệm Núi màu tím có thể hỗ trợ một tốc độ truyền sóng mang 100 Gbps bằng cách tối ưu hóa cấu trúc giếng lượng tử, tăng tần số cắt xuống 3 THz và giảm điện dung ký sinh xuống dưới 0,1 pf.
Ở cấp độ quy trình, công nghệ tích hợp 3D đã trở thành một bước đột phá quan trọng. Dung dịch "ăng -ten có thể cấu hình lại cấp độ chip" được đề xuất bởi ZTE tích hợp các điốt pin với vật liệu tinh thể lỏng và vật liệu áp điện trên một chip đơn và tự động tái tạo mẫu ăng -ten thông qua điều khiển điện trường. Thiết kế này làm giảm số lượng ăng -ten trong các trạm cơ sở 6G xuống 60% và tăng hiệu suất quang phổ lên ba lần, dọn đường cho việc sử dụng quy mô giao tiếp thương mại lớn -.
2, Cảm biến tích hợp: Từ xử lý tín hiệu đến nhận thức môi trường
Tính năng "cảm biến tích hợp" của 6G yêu cầu điốt có cả chức năng giao tiếp và cảm biến. Ứng dụng sáng tạo của các điốt giếng lượng tử (QWD) cung cấp một giải pháp cho việc này. Bằng cách kiểm soát chính xác cấu trúc dải của các giếng lượng tử INGAN/GAN, các nhà nghiên cứu đã đạt được sự chồng chéo phổ 26,9nm giữa phổ phát xạ và phổ phát hiện. Đặc tính "tự nhận" này cho phép một diode duy nhất truyền đồng thời các tín hiệu quang học và phát hiện ánh sáng xung quanh, đặt nền tảng cho các chip tích hợp để giao tiếp và nhận thức ánh sáng nhìn thấy.
Trong các ứng dụng cụ thể, Hệ thống tích hợp quang điện tử Gallium nitride (MGO) do China Mobile phát triển đã đạt được giao tiếp quang hai chiều ở mức 2 kbps và có thể cảm nhận được sự thay đổi về cường độ ánh sáng là 0,1 lux. Nếu công nghệ này được áp dụng cho mạng 6G, nó có thể cho phép các phương tiện đạt được giao tiếp V2X thông qua đèn pha LED, trong khi sử dụng các thay đổi về cường độ ánh sáng để phát hiện các chướng ngại vật trên đường, nén độ trễ giao tiếp từ 10 ms trong 5G đến dưới 0,1 ms.
3, Nội sinh thông minh: Từ các thành phần thụ động đến những người tham gia tích cực
Kiến trúc "Trí thông minh nội sinh" của 6G thúc đẩy sự tiến hóa của điốt hướng tới khả năng lập trình và khả năng thích ứng. Khái niệm "Diode truyền thông ngữ nghĩa" được đề xuất bởi Đại học Đông Nam nhúng các thuật toán AI ở cấp thiết bị để cho phép diode nhận ra các tính năng tín hiệu tự động và điều chỉnh chế độ làm việc của nó. Ví dụ: khi xử lý lưu lượng đột ngột trong Internet vạn vật công nghiệp, mảng diode có thể được cấu hình lại một cách tự động thành chế độ năng lượng thấp- hoặc cao - chế độ tốc độ, dẫn đến tỷ lệ hiệu quả năng lượng tăng 40%.
Cắt nhiều hơn - Các khám phá cạnh được tập trung vào lĩnh vực điốt thần kinh. Cấu trúc lai diode memristor được phát triển bởi Đại học Post và Viễn thông Bắc Kinh mô phỏng tính dẻo của các khớp thần kinh não người và đạt được phản ứng cấp độ mili giây trong lập kế hoạch tín hiệu trạm gốc 6G. Mảng diode thông minh này có thể giảm 35% mức tiêu thụ năng lượng trạm gốc và hỗ trợ gấp 10 lần mật độ kết nối là 5G.
4, Khả năng thích ứng môi trường cực đoan: Hỗ trợ tích hợp không khí, không gian, trái đất và biển
Nhu cầu về vùng phủ sóng "bầu trời, trái đất và biển" của 6G đặt ra một thách thức nghiêm trọng đối với độ tin cậy của điốt. Trong kịch bản giao tiếp vệ tinh, diode GaN kháng bức xạ được phát triển bởi Tập đoàn Công nghệ và Khoa học Hàng không Trung Quốc đã tăng tổng khả năng chống bức xạ liều lên 100 MRAD bằng cách giới thiệu chất nền cacbua silicon và lớp tản nhiệt kim cương. Phạm vi nhiệt độ hoạt động đã được mở rộng đến -55 đến 200 độ, có thể đáp ứng các yêu cầu tuổi thọ 10 năm của các vệ tinh quỹ đạo thấp.
Đối với Deep - Giao tiếp trên biển, thiết bị tổng hợp diode gốm áp điện được phát triển bởi Viện Âm học của Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc trực tiếp chuyển đổi tín hiệu âm thanh thành tín hiệu điện, loại bỏ các tín hiệu chuyển hóa truyền thống. Trong thử nghiệm biển sâu 2000 mét, thiết bị đã đạt được đường truyền ổn định ở mức 10 kbps và giảm mức tiêu thụ điện năng 70% so với các giải pháp truyền thống, cung cấp hỗ trợ chính cho việc xây dựng các mạng quan sát dưới nước 6G.
5, Tái cấu trúc sinh thái công nghiệp: Từ các thành phần đến các giải pháp hệ thống
Sự phát triển của điốt đang thúc đẩy sự tái thiết giá trị của chuỗi ngành công nghiệp truyền thông. Khái niệm về "động cơ photon" được đề xuất bởi Huawei tích hợp các điốt laser, bộ quang điện tử và chip DSP trong một gói duy nhất, giảm 50% mức tiêu thụ năng lượng của các mô -đun quang 6G và thu hẹp kích thước của chúng xuống một - phần ba của các sản phẩm 5G. Sự đổi mới cấp hệ thống này biến đổi điốt từ một trung tâm chi phí thành một trung tâm tạo giá trị và dự kiến vào năm 2030, các điốt kết thúc- sẽ chiếm hơn 15% chi phí BOM của các trạm cơ sở 6G.
Ở cấp độ cài đặt tiêu chuẩn, 3GPP đã bao gồm "Giao thức giao diện diode thông minh" trong đặc tả phiên bản 6G R18, yêu cầu điốt để hỗ trợ chuyển đổi động của ít nhất 16 chế độ làm việc. Điều này đã thúc đẩy các gã khổng lồ quốc tế như trên chất bán dẫn và ROHM để tăng tốc bố cục các dòng sản phẩm diode có thể lập trình và dự kiến chip diode thông minh đầu tiên đáp ứng tiêu chuẩn 6G sẽ được ra mắt vào năm 2026.
