UNIST发明低功耗、非易失性射频开关 有望实现节能的6G和自动驾驶汽车通信
据外媒报道,韩国蔚山科学技术大学(UNIST)下属研究团队研发出一种新型半导体器件,该器件专为下一代6G时代和自动驾驶优化,具有低功耗和非易失性操作特性。该创新器件还可集成到能够调节中心频段的可变滤波器电路中,为更紧凑、更节能的通信设备奠定基础。
图片来源: 期刊《先进科学》
该团队由韩国蔚山国立科学技术研究院电气工程系(Department of Electrical Engineering)Myungsoo Kim教授和半导体材料与器件工程研究生院(Graduate School of Semiconductor Materials and Devices Engineering)Tae-Sik Yoon教授共同领导,共同开发出基于氧化钒(VOx)的非易失性射频(RF)开关,用于下一代无线通信系统。该论文发表于期刊《先进科学》(Advanced Science)。
射频开关是现代无线通信系统(例如自主系统、智能手机、VR和AR)中必不可少的半导体元件。它们通过连接或断开特定路径来控制电路内高频信号的流动,从而实现可靠的信号路由。
新开发的射频开关无需待机电源即可运行,在适合高速、大容量通信的高频频段有效工作。这得益于其忆阻器结构——一种即使在断电状态下也能保持电阻状态的器件,这得益于其非易失性特性。
这一特性使开关能够保持其设定状态而无需消耗待机功率,从而显著降低能耗。此外,忆阻器的电阻切换速度约为几纳秒,可实现快速开关,并最大限度地减少信号处理延迟。
实验表明,该器件能够处理高达67 GHz的高频信号,在导通状态下保持低插入损耗(低于0.46 dB),在关断状态下保持高隔离度(高于20 dB)。较低的插入损耗和较高的隔离度与通信质量的提升直接相关。
仿真进一步表明,该器件可在高达4.5 THz的频率下工作,这是迄今为止已报道的氧化物基射频开关中的最高截止频率。
研究团队还利用该射频开关开发了一个可调谐带通滤波器。该电子电路允许在约600 MHz的范围内调整中心频率。这种多频带滤波器简化了电路设计并减小了尺寸,非常适合用于高集成度的无线通信设备。
Kim Myungsoo教授表示:“基于忆阻器的射频开关展现了实现紧凑型射频前端的潜力,该前端兼具频率选择性和能源效率。这一进展可以作为下一代无线通信系统的基础组件。”
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