GaN，助力6G

布里斯托大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究可以通過使基于 GaN 的射頻功率放大器更快、更強(qiáng)大、更可靠來增強(qiáng) 6G 傳輸。

該項(xiàng)突破發(fā)表在《自然電子學(xué)》雜志上，利用多通道 GaN 晶體管中的鎖存效應(yīng)來提高射頻設(shè)備的性能。

據(jù)該研究的共同主要作者、布里斯托大學(xué)物理學(xué)教授馬丁·庫巴爾 (Martin Kuball) 稱，新的基于 GaN 的架構(gòu)將使海量數(shù)據(jù)的通信和傳輸變得更加容易，從而推動(dòng)遠(yuǎn)程診斷和手術(shù)、高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)、虛擬教室等領(lǐng)域的 6G 發(fā)展。

在鎖存條件下，漏極電流以小于每十倍頻程 60 mV 的斜率從關(guān)斷狀態(tài)值急劇過渡到高導(dǎo)通狀態(tài)值。鎖存條件是可逆的且不會(huì)降低性能，研究人員已證明它可以改善晶體管的跨導(dǎo)特性，從而提高射頻功率放大器的線性度和功率。這些器件具有并行通道，并使用亞 100 納米側(cè)鰭來控制流經(jīng)器件的電流。

布里斯托大學(xué)榮譽(yù)研究員、論文共同第一作者阿基爾·沙吉（Akhil Shaji）解釋說：「我們與合作伙伴合作，試行了一項(xiàng)名為超晶格城堡場(chǎng)效應(yīng)晶體管（SLCFET）的器件技術(shù)。該技術(shù)中，超過 1000 個(gè)寬度小于 100 納米的鰭片用于驅(qū)動(dòng)電流。盡管 SLCFET 在 W 波段頻率范圍（相當(dāng)于 75 千兆赫至 110 千兆赫）內(nèi)展現(xiàn)出了最高的性能，但其背后的物理原理尚不清楚。」

「我們認(rèn)識(shí)到這是 GaN 中的鎖存效應(yīng)，它使得高射頻性能成為可能?！?/p>

研究人員隨后需要同時(shí)使用超精密電測(cè)量和光學(xué)顯微鏡來精確定位這種效應(yīng)發(fā)生的位置，以便進(jìn)一步研究和理解。在分析了 1000 多個(gè)魚鰭后，研究人員發(fā)現(xiàn)這種效應(yīng)發(fā)生在最寬的魚鰭上。

Kuball 補(bǔ)充道：「我們還使用模擬器開發(fā)了一個(gè) 3D 模型，以進(jìn)一步驗(yàn)證我們的觀察結(jié)果。下一個(gè)挑戰(zhàn)是研究閂鎖效應(yīng)在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性。對(duì)該器件進(jìn)行了長(zhǎng)期嚴(yán)格的測(cè)試，結(jié)果表明閂鎖效應(yīng)不會(huì)對(duì)器件的可靠性或性能造成不利影響?！?/p>

研究人員發(fā)現(xiàn)，推動(dòng)這種可靠性的關(guān)鍵因素是每個(gè)鰭片周圍都有一層薄薄的介電涂層。但主要的結(jié)論很明確——閂鎖效應(yīng)可以用于無數(shù)的實(shí)際應(yīng)用，并可能在未來以多種不同的方式改變?nèi)藗兊纳睢?/p>

下一步工作包括進(jìn)一步提高設(shè)備的功率密度，從而提供更高性能，服務(wù)更廣泛的用戶。行業(yè)合作伙伴也將把這些下一代設(shè)備推向商業(yè)市場(chǎng)。

上圖是具有多個(gè)（1,000 個(gè)）鰭片的 SLCFET 部分示意圖，以及具有多個(gè)導(dǎo)電通道的單個(gè)鰭片的橫截面。

在 5G 逐漸普及、5.5G 正加速商用的當(dāng)下，6G 逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

6G，即第六代移動(dòng)通信系統(tǒng)，是 5G 技術(shù)的自然延伸與升級(jí)。這里的「G」代表 Generation（代）。移動(dòng)通信技術(shù)從最初的模擬移動(dòng)通訊（第一代）演進(jìn)至數(shù)字移動(dòng)通訊（第二代），并持續(xù)發(fā)展到現(xiàn)今普遍應(yīng)用的 4G 與逐步普及的 5G 時(shí)代。

6G 技術(shù)將主要依托太赫茲頻段構(gòu)建太空衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，旨在實(shí)現(xiàn)超越 5G 的傳輸速度、更低延遲和更廣泛的連接覆蓋。此外，6G 將深度融合太赫茲等高頻資源與人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全頻譜無線通信，進(jìn)而達(dá)成空、天、地、海的無縫連接。

當(dāng)前，全球 6G 技術(shù)研發(fā)已進(jìn)入關(guān)鍵窗口期，作為新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動(dòng)力，6G 不僅承載著通信網(wǎng)絡(luò)的代際躍遷，更將重塑未來社會(huì)的智能化圖景。

「6G 在 2025 年迎來了里程碑時(shí)刻，今年既是 6G 全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)制定的起始年，也是 6G 與 AI 融合發(fā)展的關(guān)鍵之年。統(tǒng)一的全球 6G 標(biāo)準(zhǔn)將打破隔閡和邊界，更加高效公平地為我們帶來一個(gè)智能便捷和智聯(lián)萬物的新時(shí)代?！箍萍疾课逅靖彼鹃L(zhǎng)邱鋼在會(huì)上呼吁，各國政府、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)界及標(biāo)準(zhǔn)組織應(yīng)合力推動(dòng)形成 6G 國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，共建開放包容、合作共贏的全球 6G 生態(tài)圈。

根據(jù)全球移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)組織 3GPP 的計(jì)劃，今年 6 月將正式啟動(dòng) 6G 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究，2025~2027 年完成技術(shù)研究階段，2029 年 3 月份完成第一個(gè)版本的技術(shù)規(guī)范。業(yè)界普遍預(yù)計(jì)，6G 技術(shù)將在 2030 年開始商用。

工業(yè)和信息化部也在 4 月 9 日發(fā)布了《關(guān)于印發(fā) 2025 年工業(yè)和信息化標(biāo)準(zhǔn)工作要點(diǎn)的通知》，明確要加強(qiáng)新興產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。包括加快構(gòu)建新型信息基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)體系，推進(jìn) 5G—A、低空信息基礎(chǔ)設(shè)施、6G、量子保密通信等標(biāo)準(zhǔn)研究。