研究人员开发新型电信交换机 高频、低功耗 有望改变6G通信

这种电信交换机产品在高频率下运行的同时还能降低能耗，有望提高电信业的可持续性和效率。该设备是一种电信交换机，可增强可持续性，其性能是现有设备的两倍。

交换机是电子通信设备中控制信号不可或缺的元件，其功能是允许电信号通过（ON 状态）或阻止电信号通过（OFF 状态）。目前用于实现这一功能的最快元件是硅基开关（即所谓的射频硅绝缘体 MOSFET 开关），其工作频率为GHz水平。

现有的通信设备需要持续的电源来维持开启状态。为了改善目前的通信系统，满足物联网（IoT）和虚拟现实普及对越来越快的通信速度的需求，有必要提高这些元件的信号频率并改善其性能。

美国阿拉伯商学院电信与系统工程系的研究人员通过国际合作首次开发出一种交换机，其工作频率是目前硅基设备的两倍，频率范围高达 120 GHz，而且无需施加恒定电压。

这种新型开关使用一种名为 hBN（六角氮化硼）的非易失性材料，通过施加电压脉冲而不是恒定信号来激活开关的开或关状态。通过这种方式，可以大大节省能源。

发表在《自然-电子学》（Nature Electronics）上的设备显微镜图片。图片来源：巴塞罗那自治大学

研究员 Jordi Verdú 解释说："我们来自阿拉伯商学院电信与系统工程系的研究团队参与了设备的设计及其在实验室中的实验表征。首次展示了基于非易失性材料 hBN 的开关在高达 120 GHz 的频率范围内的运行情况，这表明在新的 6G 大容量通信系统中使用这种技术的可能性，因为在这些系统中将需要大量的此类元件"。对 Verdú 来说，这是"非常重要的贡献，不仅从设备性能的角度来看是如此，而且从能耗的角度来看，也是对更可持续的技术的贡献"。

这些设备的工作原理得益于忆阻器的特性，即施加电压时材料电阻的变化。迄今为止，人们已经通过实验从六方氮化硼（hBN）的二维网络中开发出了非常快速的忆阻器（具有忆阻性的器件），并将其粘合在一起形成一个表面。采用这种排列方式，器件频率最高可达 480 GHz，但只能持续 30 个周期，因此无法安排实际应用。新的建议使用了相同的材料，但采用层叠排列（共 12 至 18 层），工作频率可达 260 GHz，并且具有足够高的稳定性（约 2000 个周期），可应用于电子设备中。

编译自/ScitechDaily