ما هو اتجاه تطوير الثنائيات في تكنولوجيا الاتصالات 6G؟
ترك رسالة
1 ، التردد العالي والعالي -: ابتكار الجهاز الذي يخترق الحدود المادية
6G Terahertz Communication (0.1-10 THz) يقدم متطلبات أداء غير مسبوقة للثنائيات. تقترب الثنائيات Schottky التقليدية من حدودها النظرية في نطاق تردد الموجة المليمتر ، في حين أن أنظمة مواد جديدة تعتمد على نيتريد الغاليوم (GAN) وكربيد السيليكون (SIC) تفتح مساحة جديدة. على سبيل المثال ، يمكن أن يدعم الصمام الثنائي Terahertz المستند إلى GAN الذي تم تطويره بواسطة مختبر Mountain Purple معدل نقل حاملة واحد 100 جيجابت في الثانية عن طريق تحسين بنية البئر الكمومية ، مما يزيد من تردد القطع إلى 3 THz ، وتقليل السعة الطفيلية إلى أقل من 0.1 PF.
على مستوى العملية ، أصبحت تقنية التكامل ثلاثية الأبعاد بمثابة اختراق رئيسي. يدمج محلول "الهوائي القابل لإعادة تكوين مستوى الرقاقة" المقترح من قبل ZTE الثنائيات الدبوس مع المواد البلورية السائلة والمواد الكهروإجهادية على شريحة واحدة ، ويعيد بناء نمط الهوائي ديناميكيًا من خلال التحكم في المجال الكهربائي. يقلل هذا التصميم من عدد الهوائيات في محطات قاعدة 6G بنسبة 60 ٪ ويزيد من الكفاءة الطيفية بمقدار ثلاث مرات ، مما يمسح الطريق للاستخدام التجاري الكبير - لتواصل Terahertz.
2 ، الاستشعار المتكامل: من معالجة الإشارة إلى الإدراك البيئي
تتطلب ميزة "الاستشعار المتكاملة" لـ 6G أن يكون للثنائيات وظائف الاتصال والاستشعار. يوفر التطبيق المبتكر لثنائيات البئر الكمومية (QWDS) حلاً لهذا الغرض. من خلال التحكم بدقة في بنية النطاق للآبار الكمومية المتعددة INGAN/GAN ، حقق الباحثون تداخلًا طيفيًا 26.9 نانومتر بين طيف الانبعاث وطيف الكشف. تتيح خاصية "الاستلام الذاتي" هذا الصمام الثنائي الوحيد من نقل الإشارات الضوئية في وقت واحد والاكتشاف للضوء المحيط ، مما يضع الأساس للرقائق المتكاملة للاتصالات المرئية والإدراك.
في تطبيقات محددة ، حقق النظام المتكامل للبصرية النيتريد (MGOs) التي طورتها China Mobile التواصل البصري ثنائي الاتجاه عند 2 كيلو بايت في الثانية ويمكن أن يشعر بالتغيرات في شدة الضوء البالغة 0.1 لوكس. إذا تم تطبيق هذه التكنولوجيا على شبكات المركبات 6G ، فيمكنها تمكين المركبات من تحقيق اتصال V2X من خلال المصابيح الأمامية LED ، مع استخدام التغييرات في شدة الضوء للكشف عن عقبات الطرق ، وضغط زمن التواصل من 10 مللي ثانية في 5G إلى أقل من 0.1 مللي ثانية.
3 ، داخلي ذكي: من المكونات السلبية إلى المشاركين النشطين
بنية "الذكاء الداخلي" من 6G تعزز تطور الثنائيات نحو القابلية للبرمجة والقدرة على التكيف. يتضمن مفهوم "الصمام الثنائي للاتصالات الدلالية" التي اقترحتها جامعة جنوب شرق خوارزميات الذكاء الاصطناعي على مستوى الجهاز لتمكين الصمام الثنائي من التعرف على ميزات الإشارة بشكل مستقل وضبط وضع عمله. على سبيل المثال ، عند التعامل مع حركة المرور المفاجئة في الإنترنت الصناعي للأشياء ، يمكن إعادة تكوين صفيف الصمام الثنائي ديناميكيًا في وضع الطاقة المنخفض- أو وضع السرعة العالي - ، مما يؤدي إلى زيادة بنسبة 40 ٪ في نسبة كفاءة الطاقة.
تركز المزيد من الاستكشافات - على حقل الثنائيات العصبية. يحاكي البنية الهجينة الصمام الثنائي Memristor التي طورتها جامعة بكين للوظائف والاتصالات السلكية واللدنة اللدونة المشابك الدماغ البشري ويحقق استجابة مستوى الميلي ثانية في جدولة إشارة محطة 6G. يمكن أن تقلل صفيف الصمام الثنائي هذا من استهلاك طاقة المحطة الأساسية بنسبة 35 ٪ ودعم 10 أضعاف كثافة اتصال 5G.
4 ، القدرة على التكيف البيئي المتطرف: دعم دمج الهواء والفضاء والأرض والبحر
يشكل الطلب على تغطية 6G "Sky و Earth and Sea" تحديًا شديدًا لموثونة الثنائيات. في سيناريو اتصال القمر الصناعي ، زاد الصمام الثنائي GAN المقاوم للإشعاع الذي طورته شركة الصين في مجال العلوم والتكنولوجيا في الصين ، من مقاومة الإشعاع الكلي للجرعة إلى 100 MRAD من خلال إدخال ركيزة كربيد السيليكون وطبقة تبديد حرارة الماس. تم تمديد نطاق درجة حرارة التشغيل إلى -55 درجة إلى 200 درجة ، والذي يمكن أن يفي بمتطلبات عمر 10 سنوات لأقمار الصناعات المنخفضة المدار.
للاتصالات العميقة - ، يحول الجهاز المركب السيراميك الثنائي السيراميك الكهروضوي من قبل معهد الصوتيات في الأكاديمية الصينية للعلوم مباشرة الإشارات الصوتية تحت الماء إلى إشارات كهربائية ، مما يلغي الدائرة الجبهة التناظرية- من المحولات التقليدية التقليدية. في الاختبار العميق لعميق 2000 متر ، حقق الجهاز انتقالًا مستقرًا عند 10 كيلو بايت في الثانية وتقليل استهلاك الطاقة بنسبة 70 ٪ مقارنة بالحلول التقليدية ، مما يوفر الدعم الرئيسي لبناء شبكات مراقبة 6G تحت الماء.
5 ، إعادة الهيكلة البيئية الصناعية: من مكونات إلى حلول النظام
تطوير الثنائيات يقود إعادة بناء قيمة سلسلة صناعة الاتصالات. يدمج مفهوم "محرك الفوتون" الذي اقترحته Huawei الثنائيات بالليزر ، وقطاع الضوئي ، ورقائق DSP في حزمة واحدة ، مما يقلل من استهلاك الطاقة للوحدات البصرية 6G بنسبة 50 ٪ وتقليص حجمها إلى واحد- ثلث منتجات 5G. يقوم ابتكار مستوى النظام هذا بتحويل الثنائيات من مركز التكلفة إلى مركز لإنشاء القيمة ، ومن المتوقع أنه بحلول عام 2030 ، ستقوم الثنائيات النهائية العالية- باستيعاب أكثر من 15 ٪ من تكلفة BOM للمحطات الأساسية 6G.
على مستوى الإعداد القياسي ، قامت 3GPP بتضمين "بروتوكول واجهة الصمام الثنائي الذكي" في مواصفات إصدار 6G R18 ، مما يتطلب الثنائيات لدعم التبديل الديناميكي لما لا يقل عن 16 طريقة عمل. وقد دفع هذا العمالقة الدولية مثل على أشباه الموصلات و ROHM إلى تسريع تخطيط خطوط إنتاج الصمام الثنائي القابلة للبرمجة ، ومن المتوقع أن يتم إطلاق أول رقاقة ديود الذكية التي تلبي معيار 6G في عام 2026.
