研究人员在半导体技术领域取得重大突破，有望强力助推6G数据传输

但由布里斯托大学主导并于今日发表在《自然·电子学》期刊上的新研究，有望因半导体技术的重大突破使这一切乃至更多应用更快成为现实。

这些未来主义构想依赖于远超现有网络的海量数据高速通信与传输能力。为此物理学家开发出一种创新方法，能加速全球范围内数十亿用户间的数据传输进程。

共同通讯作者、布里斯托大学物理学教授马丁·库巴尔表示："未来十年内，诸多曾被认为不可思议的变革性技术或将广泛普及。其潜在益处影响深远，涵盖远程诊疗与手术的医疗进步、虚拟课堂乃至虚拟度假旅游。

"此外，高级驾驶辅助系统提升道路安全、工业自动化提高效率等方面也存在巨大潜力。6G应用的无限可能仅受限于人类想象力。因此我们创新的半导体发现令人振奋，将有力推动这些技术快速规模化发展。"

学界公认从5G向6G演进需要对半导体技术、电路、系统及相关算法进行根本性升级。例如核心半导体元件——即由神奇导体氮化镓（GaN）制成的射频放大器——必须具备更快速度、更强功率及更高可靠性。

国际科学家与工程师团队测试的新型架构，将这些特殊GaN放大器性能推至前所未有的高度。该突破源于发现GaN中的闩锁效应，从而释放出更卓越的射频器件性能。新一代器件采用平行通道结构，需要使用亚100纳米侧鳍——这是一种控制电流通路的晶体管结构。

共同通讯作者、布里斯托大学荣誉研究员阿基尔·沙吉博士阐释："我们与合作者共同研发了超晶格堞式场效应晶体管（SLCFET）技术，其中逾1000条亚100纳米宽度的鳍片协同驱动电流。虽然SLCFET在75-110GHz的W波段展现了最高性能，其背后物理机制此前尚未明晰。

"我们确认这是GaN特有的闩锁效应，正是它成就了高频射频性能。"

研究人员随后通过超高精度电学测量与光学显微技术的同步运用，精确定位该效应发生位置以深入研究。分析1000余条鳍片后，发现效应集中于最宽的鳍片结构。

兼任英国皇家工程院新兴技术主席的库巴尔教授补充道："我们通过模拟器构建3D模型进一步验证观测结果。后续挑战是研究闩锁效应在实际应用中的可靠性。经长期严格测试表明，该效应对器件可靠性和性能无不利影响。

"发现保障可靠性的关键因素是覆盖每条鳍片的薄层介电涂层。但核心结论明确——闩锁效应可赋能无数实际应用，未来将在多维度改变人类生活。"

下一步工作将着力提升器件功率密度，以实现更高性能并服务更广泛用户群。产业合作伙伴也将推动此类新一代器件走向商业化市场。

布里斯托大学研究人员在提升多领域电气性能与能效方面居于前沿地位。

库巴尔教授领导器件热成像与可靠性中心（CDTR），该机构致力于开发面向碳中和的下一代半导体电子器件，以及通信与雷达技术。中心同时利用宽禁带及超宽禁带半导体改善器件热管理、电气性能与可靠性。