国际团队为未来6G网络打造高频交换机

研究人员在UAB（巴塞罗那大学）参与了交换机的开发，这种交换机是电信领域必不可少的设备，能够以比传统技术更低的功耗在非常高的频率下运行。该技术已成功应用于新型6G大众通信系统，并且相较于现有设备，在能耗方面表现出更强的可持续性。这项研究最近刊登在《自然电子》杂志上。

目前，控制电子通信设备中信号流动的开关起着至关重要的作用，其功能是允许电信号通过（ON状态）或者阻断电信号（OFF状态）。然而，目前用于执行此功能速度最快的元件是硅基元件（即射频绝缘体上硅MOSFET开关），需要使用数十GHz频率进行操作。尽管如此，这些硅基元件存在易挥发性问题，需要恒定电源来保持导通状态。

为了改进当前通讯系统以满足快速增长的物联网和虚拟现实需求，必须提高这些元件可以操作的信号频率，并提升其性能。

UAB电信和系统工程系研究人员与国际合作伙伴共同开发了一种全新类型的开关。该开关首次实现了以两倍于当前硅基设备工作频率运行、达到120 GHz范围，并且无需施加恒定电压。

新型开关采用一种名为hBN（六方氮化硼）的非易挥发性材料制成，通过施加脉冲而非恒定信号来激活其ON或OFF状态。这种创新设计极大地提升了节能效果。

据研究员Jordi Verdú解释：“我们来自UAB电信和系统工程系团队参与了该装置设计及实验室内特性评估。”他指出：“我们首次演示了基于hBN材料在高达120 GHz范围内运行的开关技术，显示出将该技术应用于未来6G大众通讯系统中所具有潜力。”

Verdú认为这是一个“极为重要”的贡献，不仅从器件性能角度看待，在能源消耗方面也推动着更可持续技术发展。

这些器件依靠忆阻特性运作，即施加电压时材料电阻变化。迄今为止已经成功通过实验发展出极快速度响应之忆阻器，并利用六方氮化硼二维网络构建表面形式生成器件。通过优化结构布局方式，在12至18层叠加排列后可以使得设备工作频率达到260 GHz，并具有约2000周期稳定性，在实际应用中可被广泛采纳。